小说的自发突变SOX10基因与华尔登布尔氏综合症的II型有关

文摘

华尔登布尔氏综合症(WS),也称为auditory-pigmentary综合征,是最常见的症候群的听力损失的原因。它负责2 - 5%的先天性耳聋。WS划分为四种类型根据临床表型。目前,致病突变PAX3,MITF,EDNRB,EDN3,SNAI2,或SOX10可引起相应类型的WS。其中,SOX10突变负责大约15%的II型WS或IV型WS的50%。我们报告的情况下在一个中国家庭渊源者被诊断出患有WS II型。全外显子组测序(韦斯)的渊源者发现小说杂合的自发突变:SOX10c.246delC。根据基于核酸和氨基酸序列分析,这种突变可能会产生一个截短蛋白,HMG结构域的损失。因此,这个截短蛋白可能无法激活的表达MITF基因,负责监管在WS melanocytic发展,起着关键作用。我们的发现扩展的数据库SOX10突变与WS和提供更多的信息关于WS的分子机制。

1。介绍

华尔登布尔氏综合症(WS),也称为auditory-pigmentary综合症,是综合征耳聋最常见的原因之一,与2 -先天性耳聋病例的5% (1]。根据相关研究,全球WS已报告的散发病例;报告发病率最高的是肯尼亚非洲人,他有一个1 20000年[发病率2]。WS占大约1%的人口在中国充耳不闻。基本WS的临床症状包括反乌托邦的眼角;异常色素沉着的皮肤、头发和眼睛;不同程度的单边或双边神经性耳聋;高和宽鼻基地。这种疾病分为四个类型;我只展示这些基本症状类型。II型的临床表现类型我基本上是一样的,但是如果没有地狱的眼角。的临床表现类型III是一样的类型,但结合上肢畸形,而IV型展览基本上与II型相同的症状,但结合巨结肠疾病(胃肠道畸形)3- - - - - -6]。突变的PAX3,SOX10,MITF,SNAI2,EDNRB,EDN3基因已经被发现的情况下不同类型的WS (7,8]。根据之前的报道,SOX10突变导致大约15%的II型WS和45 - 55%的IV型WS (9,10]。到目前为止,报告的总数SOX10致病性突变相关WS是82,根据莱顿打开变异数据库(LOVD) (https://grenada.lumc.nl/LOVD2/WS/home)。

的SOX10性别决定地区(SRY基因(Y)盒10)位于染色体22 q13.1。它包含五个外显子和编码的蛋白质,由466个氨基酸组成,相对分子量约为51000 (11]。SOX10属于袜家人(SRY-related hmg盒子),第一次背神经管中表达神经嵴细胞的早期阶段(NCC)迁移。NCC的分化,SOX10开始被广泛表达在成人的身体,如毛囊,内耳,虹膜和胃肠道。SOX10作为microphthalmia-associated转录因子的转录因子(MITF)基因,MITF在黑色素细胞的发展中扮演着重要角色12]。目前,相信WS的病因学是由NCC的异常发展(7,13,14]。此外,WS的听力损失可能与异常增殖、生存、分化、迁移NCC-derived黑色素细胞(一种媒介物细胞纹vascularis) (15]。在鼠标内耳SOX10基因开始表达在胚胎耳蜗的耳泡一天9.5 - -12.5 (E9.5-E12.5)和表达仅限于支持细胞(SCs)耳蜗上皮细胞,胶质细胞和边际的媒介物层纹vascularis出生后(16- - - - - -18]。基因敲除的SOX10基因导致的死亡NCC-derived雪旺细胞在小鼠模型19]。然而,它在支持细胞的作用仍然是未知的。

WS有很多遗传异质性、WS的分子机制需要更好地理解,更多情况下与WS需要收集相关的基因突变。在这里,我们报告一个小说杂合的SOX10一个中国家庭的突变,它提供了更多关于WS的分子诊断的信息。

2。材料和方法

2.1。家庭的描述

家庭成员II-1:一个7岁的男孩,谁没有通过听力筛查和白发在前面的额头和双边蓝色鸢尾,被诊断出患有II型WS。没有父母的孩子表现出类似的症状(图1(一)和表1)。

2.2。临床检查

渊源者进行听力学检查包括耳镜检查的检查、纯音听力测定,听觉脑干反应(ABR),产品畸变耳声排放(DPOAE)和听觉导抗和听觉稳态诱发反应(ASSR)。计算机断层扫描(CT)扫描的渊源者也。内眼角之间的距离( )的p5roband以29毫米,瞳孔之间的距离( )是54毫米,外眼角之间的距离( )是89毫米。的指数是根据公式获得 ; ;和 (图1 (b))[20.]。

2.3。突变检测和分析

针对性的测序和Sanger测序由华大基因研究院基因组学(武汉,中国)。获得知情同意后,我们收集了3 - 5毫升的静脉外周血渊源者和他的父母准备的DNA。提取基因组DNA的所有家庭成员根据制造商的标准程序使用QIAamp DNA血液Midi设备(试剂盒Inc .)、希尔登,德国)。家庭是支离破碎的基因组DNA使用Covaris LE220超声发生器(美国马萨诸塞州沃本Covaris Inc .)来生成一个paired-end图书馆(200 - 250个基点)。阵列杂交后,洗脱,postcapture放大,图书馆是丰富的。安捷伦2100生物分析仪和ABI StepOne被用来估计的级浓缩产品。随后,放大库用于环化和测序bgiseq - 500平台。环化,PCR产品汇集不同的条形码在克分子数相等的浓度产生最后的80 ng。每个池随后heat-denatured,单链DNA混合是一个MGIEasy™DNA库准备工具包V1 (PN: 85-05533-00,华大基因研究院、深圳、中国)60μL反应系统,随后在37°C孵化30分钟。最后,20μL(每个single-circle-library池被用作输入DNB做准备。每个池然后测序一个车道,使用100 sr化学bgiseq - 500 rs高通量测序工具包(PN: 85-05238-01, BGI)。测序后,通过索引数据自动去复用。“干净”(长度为90 bp)来自目标排序和过滤然后对齐到人类基因组参考(hg19)使用BWA Multi-Vision软件包(洞穴Wheeler对准器)。对齐后,输出文件是用于执行排序目标地区的报道和深度分析,单核苷酸变异(SNVs)和INDEL调用。我们发现SNVs indels使用GATK软件。所有SNVs和indels引用并与多个数据库,包括国家生物技术信息中心(NCBI)基因库数据库(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/)单核苷酸多态性的数据库(dbSNP) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/SNP/),和1000年的基因组数据库(https://www.internationalgenome.org)。根据高通量测序结果,桑格测序进行确认是否他的父母有同样的突变。

3所示。结果

3.1。临床数据

渊源者有白发的额头和双边蓝色虹膜。他的父母没有皮肤色素异常,头发和眼睛或任何其他WS-associated表型。渊源者的听力学检查显示没有双边耳排放;所有双边ABR阈值被超过105 dB nHL;ASSR显示左耳的阈值是105分贝nHL 1 kHz, 105分贝nHL 2 kHz,和90分贝nHL 4 kHz,而右耳的阈值是90分贝nHL在500赫兹,105 dB nHL 1 kHz, 100 dB nHL 4千赫(数字2(一)和2(b))。颞骨CT扫描显示双边cochleae的形状和大小没有明显异常;然而,中间和顶部的圆圈cochleae晦涩地分解,门厅两侧略增大,所有正确的半规管融合门厅,左后和优越的半规管短,水平半规管是融合与前庭(数字2(c)和2(d))。我们代替内眦的测量距离 ),学生( ),和外眦( )到指数公式(如介绍部分2。2)和获得指数为1.687,低于1.95(图1 (b))。

3.2。突变的识别数据

捷与人类相比结果参考基因组(GRCh37 / hg19)。渊源者携带两个的杂合突变:SOX10c.246delC和theSLC26A4c.919-2A > G;c。246delC mutation was a truncation with deletion of the no. 246 nucleotide cytosine, occurring in EX2/CDS1 ofSOX10。没有相关的报告。246年delc突变SOX10被发现在HGMD(图3 (b))。c。919-2A>G mutation was a splice mutation of no. 919-2 nucleotide from adenine to guanine, occurring in intron7 ofSLC26A4(图3(一个))。的父亲渊源者只携带的突变SLC26A4在同一突变基因,网站作为渊源者,而母亲的渊源者有野生型SOX10和SLC26A4基因。

3.3。突变蛋白的功能分析

的SOX10基因包含三个主要功能域:袜E组域是高度保守的,羧基末端(c端)transactivation (TA)域和一个高度保守的和高度活跃的组件域:高度机动组(HMG)(102 - 181个氨基酸)。渊源者发生在氨基酸的突变确定没有。82年,位置没有删除的核苷酸C。246年引起移码突变。因此,最初的GGC甘氨酸编码的核苷酸。244 - 246年被GGG变成甘氨酸编码。后,在没有改变。82年甘氨酸。108氨基酸转化为终止密码子(图4)。

4所示。讨论

诊断为II型WS成立于渊源者。在临床诊断方面,听力学测试表明,渊源者遭受深刻的双边先天性感音神经性耳聋;我们计算一个指数为1.687,低于1.95,这表明渊源者没有反乌托邦的眼角;渊源者头上的白发,举行了双边蓝色虹膜出生时,但没有消化道异常(21]。基因测试的结果,我们发现了两个基因突变渊源者;的年代LC26A4综合征型耳聋相关基因与前庭管扩张显示常染色体隐性遗传。根据以前的报告,在适当的临床背景下,双边发育不全或发育不全的半规管,与前庭肿大和耳蜗畸形,强烈建议WS有关的诊断SOX10突变,所以我们推测,自发的SOX10c.246delCmutation may be the cause of the type II WS of the proband [9]。先前的研究已经表明,II型患者WSSOX10突变有非常高的自发突变速率(22]。

感音神经性听力损失患者是一种常见的临床表型WSSOX10突变。在内耳,大部分的基因突变引起的听力损失,耳毒性的药物,和衰老是由毛细胞故障引起的23- - - - - -27]。以前的研究表明SOX10突变会导致毛细胞和SC损失杂合的Dom小鼠模型(15]。在猪、短耳蜗行为引起的SOX10p。Arg109Trp错义突变(28]。SCs和头发细胞之间存在着复杂的监管网络(29日,30.]。虽然SOX10只是在SCs表示,它可能会影响头发的生存细胞通过调节SCs的功能。因此,更详细的观察应该探索的影响SOX10基因对SC功能。此外,SC-targeted基因疗法可以在一个小鼠模型31日]。SOX10是一个关键的转录因子在NCC的迁移和分化,及其突变导致异常分化NCC-derived黑色素细胞,从而导致异常色素分布和耳聋的主要原因WS (32]。SOX10可以发挥其功能,绑定到目标基因的启动子或增强剂单独或与其他转录因子在一起。MITF,酪氨酸,TYRP1,DCT,合成,GJB1,受潮湿腐烂,DCT,EDNRB下游靶基因直接受吗SOX10。这些目标基因直接或间接参与黑色素合成,其中MITF黑素细胞发展是一个关键的调节基因和黑色素的合成。SOX10可以单独行动或直接与PAX3生成一个coeffect刺激和上调的表达MITF(12,33]。的SOX10c.246delCmutation resulted in early termination of the coding protein sequence at amino acid position 108, and consequently, the mutant protein did not contain the HMG domain and the TA domain. The main function of the HMG domain is to identify and bind the promoter of the target gene [34)(图4),所以杂合的SOX10c.246delCmutant protein could not effectively activate theMITF子,导致有效减少MITF蛋白表达,导致一个剂量效应不足,导致无序发展黑素细胞和黑色素合成异常。黑色素细胞的主要功能是产生黑色素,确保头发和皮肤的色素沉着。黑色素细胞由NCC广泛表达于真皮,表皮,内耳血管条纹,和眼睛的脉络及其发展障碍会导致WS听力损失和异常分布特征的色素在皮肤和头发12,35]。突变SOX10c.246delC(exon 2 in NM_006941) has not been reported according to the Human Gene Mutation Database (HGMD) (http://www.hgmd.cf.ac.uk/ac/index.php)[7]。

此外,通过报告病例的分析和文献,我们发现当SOX10突变发生在第180位氨基酸,或者你可以说HMG域后,它造成了更严重的症状的IV型WS (5,6,36- - - - - -39)(表2)。我们推测原因可能是由于截断突变这意味着物流领域失去了正常功能的蛋白质,但可以结合目标基因启动子。然后与正常蛋白结合位点和竞争抑制正常蛋白的影响,导致更为严重的后果。的确切分子机制还有待证实。

5。结论

我们发现了一个新的突变的网站SOX10基因,探索可能的病理机制引起的临床表型的突变,扩大了WS致病性基因突变的数据库,并加深了突变部位和临床表型之间的联系,以便进一步探讨WS的分子致病机制。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

伦理批准

本研究回顾和批准的负责任的人体试验委员会(同济医科大学,华中科技大学)。没有动物被用于研究。人类所有的程序进行了符合赫尔辛基宣言(1964年)。

同意

书面知情同意了所有的参与者或其监护人。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

森陈和元金的贡献同样这项工作。

确认

这项工作是由中国国家自然科学基金的资助(81771003,81771003,81771003,81500793)。作者感谢家人的参与这项研究。

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