文摘

芳香化酶过度综合征(AEXS)是一种罕见的常染色体显性疾病,其特征是男性女乳症。这种情况是由于过度的CYP19A1编码芳香化酶和三种类型的神秘的基因重排CYP19A1,复制、删除和反演,在AEXS已确定。造成重复出现CYP19A1超表达数量的增加,因为生理推动者,而删除和倒置会诱导宽CYP19A1表达由于形成嵌合基因组成的非编码外显子(s)的邻近基因CYP19A1编码外显子。Genotype-phenotype分析意味着表型严重AEXS主要的表达模式CYP19A1和嵌合基因的结构属性融合外显子与启动子函数(即。的存在或缺乏自然的翻译起始密码子)。这些结果提供新颖的信息关于人类遗传疾病的分子机制和雌激素的生物功能。

1。介绍

芳香化酶编码的CYP19A1细胞色素P450酶是在雌激素生物合成中扮演着重要角色1]。它催化Δ的转换4雄烯二酮转化为雌激素酮(E1)和睾酮(T)为雌二醇(E2)在胎盘和卵巢以及其他组织如脂肪、皮肤、骨骼和大脑(1]。

过度的CYP19A1会导致一种罕见的常染色体显性疾病称为芳香化酶过剩综合症(AEXS,人类没有。139300)(2- - - - - -8]。AEXS特点是发病前或摘要男子女性型乳房,性腺功能障碍,先进的骨龄从童年到青春期的时期,和短的成年身高在受影响的男性2- - - - - -8]。特别是在AEXS男性女乳症是一个突出的特性,和,因此,这个条件也被称为遗传男性女乳症或家族男子女性型乳房5]。影响女性也可能显示一些临床特征如巨乳房,性早熟,不规则的月经,和短的成年人身高(5,6,8]。

最近,三种类型的神秘的基因重组CYP19A1已确定在23岁男性患者AEXS [2- - - - - -4]。结果提供有用的影响不仅澄清的潜在机制还表型鉴定的决定因素。在这里,我们审查当前AEXS知识。

2。芳香化酶基因(CYP19A1)

CYP19A1编码芳香化酶位于15 q21.2毗邻DMXL2和GLDN(图1)[3,9]。它跨越了~ 123 kb,由至少11非编码外显子1和9编码外显子2 - 10 (9- - - - - -12]。每个外显子1是伴随着组织发起人和拼接或者到一个共同的拼接外显子2受体网站,尽管一些记录被包含的两个外显子1可能由于拼接误差(9- - - - - -11]。转录的CYP19A1似乎是严格监管的替代使用多个启动子(9- - - - - -13]。实际上,CYP19A1强烈表达了在胎盘和卵巢中表达适度,而只有弱表达,而有限的组织,包括皮肤、脂肪、下丘脑(4,13]。的11个非编码外显子,外显子I.4似乎发挥重要作用在雄性雌性激素生物合成的规定,因为这外显子包含的主要发起人extragonadal组织(9,10]。


图1
指示的基因组结构简化的示意图表示CYP19A1。CYP19A1位于15 q21.2附近吗DMXL2和GLDN,由至少11非编码外显子1和9编码外显子2 - 10 (9,10]。每个外显子1是伴随着组织发起人和拼接或者到一个共同的拼接受体网站(外显子29- - - - - -13]。

3所示。AEXS的分子基础

一个家庭与传播居多的男性女乳症pre-pubertal发作在1962年首次描述的瓦拉赫和加西亚14]。这最初的报告之后,几位病例描述5- - - - - -8,15]。实验室检查受影响的男性显示值显著升高血清雌激素和雌激素/雄激素比例和成纤维细胞和淋巴细胞显著增加芳香化酶活动5- - - - - -8,15]。链接分析在两个家庭之间的密切联系CYP19A1侧面多态标记和疾病表型(5,6]。因此,条件是假定为功能的突变造成的CYP19A1,因此,AEXS创造了这个条件的名称(7,8]。然而,由于直接测序和南部印迹分析未能检测突变或拷贝数异常的编码区CYP19A1(5,6),这个实体的分子基础直到最近仍然难以捉摸。

2003年,Shozu等人报道了一对父子和他们AEXS零星的情况确定了杂合的染色体倒置的15号染色体2]。随后,Demura等人进行详细的分子研究这些案例和另外2例四种特征反演影响的5′地区CYP19A1(3]。每一个反转导致的形成嵌合基因组成的CYP19A1编码外显子和外显子1的邻国广泛表达的基因,也就是说,CGNL1,TMOD3,MAPK6,和TLN2。这些数据意味着超表达的CYP19A1在inversion-positive病例是由神秘的使用既定的积极推动者。与此一致的是,在网上分析发现存在promoter-compatible的第1外显子序列CGN1,TMOD3,MAPK6在多种细胞类型,虽然这样的非编码外显子序列仍有待确定TLN2(4]。

我们最近研究了18名男性从六个家庭AEXS(家庭f),确定了三种类型的杂合的神秘的基因重组的上游地区CYP19A1编码外显子(图2)[4]。A和B在家庭中,我们确定了79156个基点串联重复包含七11非编码外显子1的CYP19A1。值得注意的是,这种重复包括外显子I.4功能作为主要发起人extragonadal组织如脂肪和皮肤;因此,CYP19A1解释了超表达在这些家庭增加了启动子的数量。事实上,rt - pcr分析检测由外显子拼接变体I.4在5′端,外显子在3′端I.8 lymphoblastoid细胞系和皮肤成纤维细胞的病人,表明重复的外显子在远端I.4 nonphysiological位置实际上转录起始点的功能。在家庭C,我们确定了211631个基点删除影响外显子2-43DMXL2和外显子5 - 10GLDN。这个删除似乎已经造成CYP19A1因为神秘的使用过度DMXL2外显子1作为额外的转录起始站点CYP19A1。事实上,rt - pcr显示嵌合信使rna组成的克隆的存在DMXL2外显子1和CYP19A1外显子2,支持认为异常剪接发生在这两个外显子。这样的DMXL2/CYP19A1嵌合mRNA占2 - 5%CYP19A1包含成绩单从皮肤成纤维细胞。在家庭D-F,我们确定一个完全相同的165901个基点删除包括外显子2-43DMXL2。rt - pcr鉴定的嵌合mRNA一样在家庭中发现C。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
图2
复制和删除的示意图表示确认AEXS患者。(一)家庭a和B的串联重复4]。基因组:重复(黄色框)包括七11非编码外显子1的CYP19A1。信使rna:一种罕见的成绩单显示的顺序。外显子的3′端I.4的5′端与外显子I.8。(b)家庭C[的删除4]。基因组:删除(灰色区域)包括外显子2-43DMXL2和外显子5 - 10GLDN。信使rna:一种罕见的嵌合基因的序列记录。DMXL2外显子1组成的一个非编码区,编码区是拼接的共同受体网站上CYP19A1外显子2。(c)删除的家庭D-F [4]。基因组:删除(灰色区域)包括外显子2-43DMXL2。信使rna:一种罕见的嵌合基因的序列记录是划定。信使rna的结构是一样的,在家庭中发现C。

总的来说,三种类型的基因重组15日已确定在对方篮里AEXS迄今为止,即反演类型(四个亚型),重复类型,和删除类型(两个亚型)(图3(一))2- - - - - -4]。断点的在这方面,序列分析表明,(1)反演类型是由重复sequence-mediated非等位的染色体内或染色体间重组或replication-based叉失速机理和模板切换(富士达)发生在没有重复序列,通常与microhomology有关16),(2)重复类型是由富士达,和(3)删除由nonhomologous结束加入nonhomologous序列之间发生,经常伴随着一个插入一小段的熔点或非等位的重组(16]。因此,基因组序列CYP19A1港口特定主题很容易复制,recombination-mediated错误。结果提供了新颖的功能突变导致人类疾病的机制。


图3
结构和功能属性融合的外显子。(a)的示意图表示基因组重排和信使rna结构。白色的黑盒CYP19A1外显子2显示翻译区和编码区域,分别。基因组,条纹和画箭头表示非编码和编码外显子,分别为(5′→3′)。蓝线的反向基因区域划定。信使rna,彩色条纹框代表每个基因的非编码区域。的DMXL2-CYP19A1嵌合的mRNA有两个翻译起始密码子,因此不仅是注定要产生CYP19A1蛋白质也是一个47个氨基酸蛋白质预测接受nonsense-mediated mRNA衰变(NMD)。删除和反演类型与邻近基因的杂合的障碍(删除或断开之间的非编码外显子(s)和以下编码外显子)。反演亚型1是伴随着反演的八11CYP19A1外显子1,反演亚型2与placenta-specific的反演CYP19A1外显子I.1。(b)的表达模式CYP19A1和五个相邻基因嵌合基因的形成(4]。相对mRNA水平对真沸点在正常的人体组织。

4所示。临床特征的AEXS

迄今为止,共有10个家庭的23岁男性病例报告分子证实AEXS(表1,图3(一))2- - - - - -4]。他们表现出前或摘要发病男子女性型乳房,小睾丸保存相当男性化,明显的或相对高的身材在童年和成年极不正常的或明显的身材矮小,和适龄或不定地先进骨骼年龄。血内分泌研究显示明显升高1价值观和E2/ T比值在所有情况下检查和正常或不定地升高E2值。此外,Δ4雄烯二酮、T和二氢睾酮值较低或正常,和人类绒毛膜促性腺激素(hCG)测试显示正常T响应。值得注意的是,LH值极不正常基线和不定地回应了促性腺激素刺激,而FSH值较低的基准和差对促性腺激素刺激即使激性腺素释放素启动前,在所有情况下检查。

表1
总结临床研究的男性患者芳香化酶过度综合征(修改从[4])。

这样的临床表型的严重程度主要依赖于底层的机制(表1)。他们在重复类型显然是温和,温和的删除类型,类型和严重倒置,除了血清FSH值仍然抑制不考虑底层机制。同样,男性女乳症被报道是改善1毫克/天的芳香化酶抑制剂(阿那曲唑)复制和删除类型和2 - 4毫克/天的阿那曲唑反演类型(4]。

5。的表达模式CYP19A1和嵌合基因表型的行列式

表型严重程度比在温和的在重复类型删除和反演类型。这是解释为组织的表达模式CYP19A1和嵌合基因。实际上,使用正常的人类组织样本显示,rt - pcr分析CYP19A1仅表现在数量有限的胎盘等组织,卵巢,皮肤,和脂肪,而五基因嵌合基因广泛表达的形成与某种程度的变化(图3(b))。因此,很可能只会增加的复制类型CYP19A1转录在本地CYP19A1表达的组织,而删除和反演类型导致CYP19A1超表达的组织,因为嵌合基因的表达模式预计将遵循这些原始的基因。此外,它还可能本机CYP19A1启动子是受到雌激素升高[负面反馈17),而这样的负面反馈由雌激素效应薄弱甚至缺乏嵌合基因的删除和反演类型。

6。融合的结构属性外显子作为另一个表型行列式

表型严重程度也比在温和的在删除类型反转类型,尽管类似宽嵌合基因形成相关基因的表达模式(表1,图3(b))。在这种背景下,值得注意的是一个翻译起始密码子和一个后的第1外显子编码区存在DMXL2删除类型的但不是在嵌合基因的外显子1的反演类型(图3(a))。因此,很有可能DMXL2/CYP19A1嵌合mrna转录的DMXL2优先启动子识别自然开始密码子DMXL2外显子1和接受nonsense-mediated mRNA衰变,而特殊的嵌合mRNA,识别起始密码子CYP19A1外显子2基因在转录成CYP19A1蛋白质。相比之下,这种现象不会inversion-mediated嵌合mrna的假设。与此一致的是,它已被证明DMXL2/CYP19A1嵌合mRNA只在2 - 5%的存在CYP19A1包含成绩单从皮肤成纤维细胞,而CGNL1/CYP19A1嵌合mRNA和TMOD3/CYP19A1嵌合mRNA占89 - 100%和80%的成绩单从皮肤成纤维细胞,分别为(2,4]。

此外,基因组结构重组造成的影响之间的拼接效率非编码外显子(s)和邻近的基因CYP19A1外显子2。例如,在反演亚型1,物理距离CGNL1外显子1和CYP19A1外显子2是短暂的,而接头之间的竞争可能邻近基因的外显子1和原始CYP19A1外显子1、8 11CYP19A1外显子1包括外显子I.4已经断开CYP19A1通过反演(图编码外显子3(a))。这之间的拼接效率也会提高CGNL1外显子1和CYP19A1外显子2,从而导致相对严重的过度CGNL1-CYP19A1嵌合基因,虽然这个假设并不适用于其他嵌合基因。

7所示。含义为Hypothalamus-Pituitary-Gonadal轴功能

值得注意的是,类似程度的FSH-dominant hypogonadotropic性腺机能减退是三种类型中观察到,尽管E1和E2价值观和E2/ T比值更高倒置式的复制和删除类型(表1)。特别是,FSH严重抑制激性腺素释放素启动即使重复类型(4]。这意味着相对温和的过剩的循环雌激素可以产生强烈的负面反馈的影响主要在垂体FSH的分泌。这将是与动物研究的结果一致显示强烈的抑制作用2在垂体FSH beta-subunit基因的转录LH的合成细胞,几乎可以忽略不计影响beta-subunit和LH的分泌18,19]。在这方面,而T反应人类绒毛膜促性腺刺激是正常的复制和删除类型和偏低的反演类型,这将符合相当保留LH分泌的三种类型和显著增加反演中的雌激素值类型。此外,而生育和精子发生通常保存在三种类型,这将是解释为FSH-dominant hypogonadotropic性腺机能减退,因为FSH只扮演次要角色在男性生育能力(精子发生)20.]。

8。结论

目前研究认为AEXS过度引起的CYP19A1由于三种不同类型的隐性基因重组包括复制、删除和反演。似乎融合子的转录活性和结构属性构成的潜在因素的临床变化在大多数特性AEXS除了FSH-dominant hypogonadotropic性腺机能减退。因此,AEXS代表小说功能模型的突变导致人类遗传疾病。