帕金森氏病
PDF
帕金森氏病/2019/文章

研究论文|开放存取

卷 2019 |文章编号 9024894 | 6 网页 | https://doi.org/10.1155/2019/9024894

新型复合杂合的PRKN变种在汉中国家庭与早发性帕金森病

宽范，1，2 胡鹏志，1，3 使团的歌，4 邓雄，1 杰文，1 刘翳明，4 和 郝凳1，五

1中南大学湘雅三医院实验医学中心，长沙，中国

2神经内科，贵州省人民医院，贵阳，中国的部

3放射科，湘雅三医院，中南大学，长沙，中国的部

4神经病学，在齐鲁医院，山东大学，济南，中国的部

五神经内科，湘雅三医院，中南大学，长沙，中国的部

学术编辑：扬Aasly
收到 2019年6月29日
修改后的 2019年9月26日
公认 2019年10月23日
发布时间 2019年12月23日

抽象

遗传因素被认为在帕金森病（PD），特别是早发性帕金森病发病机制中起重要作用。该PRKN基因是早发PD的主要致病基因。其功能的细节还不清楚。的本研究中鉴定的新化合物杂合子变体（p.T240K和p.L272R）PRKN基因在汉中国家庭与早发PD。这一发现是在PD的基因诊断和也的功能研究有帮助PRKN基因。

1.简介

帕金森病(PD)是继阿尔茨海默病之后第二常见的神经退行性疾病[1]。帕金森PD的核心临床特征，被定义为缓慢渐进运动迟缓与静止性震颤或刚性[组合2]。PD的病因学仍然是不清楚的，而被认为环境和遗传因素参与[3]。目前，23个致病位点和19个基因已被确定为PD，并记录在在线人类孟德尔遗传（OMIM）4]。虽然PD主要影响那些超过50，早发PD（EOPD）患者，他们的运动障碍症状出现在40岁之前，占全部PD患者的3-5％，全球[五]。EOPD的主要遗传类型是常染色体隐性遗传少年帕金森（AR-JP，OMIM 600116）中所造成的纯合或杂合化合物突变帕金RBR E3泛素蛋白连接酶基因（PRKN）6]。它有帕金森症状，但可能是迟发性散发性PD不同的疾病实体。这是通过在发病路易体[更多肌张力障碍，更好的左旋多巴的响应性，较慢的疾病进展，睡眠的好处，以及非运动症状较低的频率和建议7-9]。

该基因编码parkin蛋白，parkin蛋白泛素化大量线粒体外膜蛋白，导致受损线粒体自噬PRKN突变引起的线粒体质量控制缺陷和神经元死亡[10]。该帕金蛋白已经研究得比较多，由于其复杂的激活机制和抑制的作用在各种肿瘤[11，12]。本研究报道了新型复合杂合子变异PRKN基因与EOPD一个家族（图1)。这一发现将扩大PRKN- 相关PD遗传谱，并且可以提供新的见解帕金蛋白的结构和功能。

2。材料和方法

汉族，中国家庭与EOPD从中国山东省（图招募图1（a）)。先证者，她的弟弟和儿子进行了检查，由两名有经验的神经科医生诊断。两百例健康汉族，中国40岁以上为对照组。这项研究是经中南大学，湖南长沙，中国的湘雅三医院的机构审查委员会。获得书面知情同意后，外周静脉血样本来自所有参与者服用。gDNA isolated from the proband (II : 2) was target captured by a PD-associated gene panel. Subsequently, paired-end sequencing using Illumina HiSeq X-ten platform (Illumina Inc., USA) was performed. All potential variants were filtered according to the Single Nucleotide Polymorphism database, the 1000 Genomes Project, and the Exome Aggregation Consortium database. Coding indels, potential splice-site changes, and nonsynonymous single-nucleotide variants in exons with minor allele frequency <10-3被认为是致病的候选者。使用ABI3500测序仪(Applied Biosystems Inc.， USA) Sanger测序验证候选变异体[13]。从耐药(SIFT)和联合注释依赖缺失(CADD)中筛选不耐药，预测了变异的潜在致病效应。基本的局部比对搜索工具分析了氨基酸序列的保存情况。靶向测序和Sanger测序的方法在补充材料中有详细说明。

（一个）
（一个）
（b）中
（b）中
（C）
（C）
(d)
(d)
(e)
(e)
图1
家庭与EOPD第（一）家谱。箭头指示先证者。（b）中DNA sequencing of the c.719C > A variant in thePRKN基因。(c) c. 815t > G基因在基因型中的DNA测序PRKN基因。（d）该帕金p.T240氨基酸残基的保护的分析。（e）中的帕金p.L272氨基酸残基的保护的分析。

3.结果

3.1。临床特征

该一个ge at onset of the proband (II : 2) was 32 years. The initial symptoms were slowness and rest tremor in her right arm, and tightness appeared one year later. These motor symptoms slowly progressed and spread to the right leg and contralateral limbs over a period of six years. Levodopa therapy significantly improved motor symptoms as of her first examination at age 35 years, but detailed evaluation was not performed. At her latest evaluation, at age 39 years, clinically established PD was diagnosed on the basis of prominent bradykinesia symptom and other PD-related symptoms, including rest tremor, rigidity, face masking, numbness, difficulty falling asleep, olfactory impairment, constipation, mild cognitive impairment, depression, and anxiety. Her MDS Unified Parkinson’s Disease Rating Scale motor score was 9 (on)/14 (off), and Mini-Mental State Examination score was 22. Skull CT and MRI results, blood and urine copper levels, and ceruloplasmin were all normal. No movement disorders or other nervous system disorders were found in her son (III : 1) or older brother (II : 1).

3.2。分子的发现

经过目标捕获测序和滤波，只有p.T240K (c.719C > A, rs137853054)和p.L272R (c.815T > G)的变异体PRKN基因被认为是致病的候选人在已知的单基因PD-致病基因。随后的Sanger测序中先证者（图证实二者图1（b）和图1（c）)。该p.T240Kvariant was found in her son (III : 1). The two variants were absent from her older brother (II : 1) and from the 200 normal controls. The p.T240K variant has a very low recorded heterozygous state frequency in the Genome Aggregation Database (gnomAD, 7.954 × 10-6)。筛和CADD predicted the c.719C > A (p.T240K) variant as damaging (Table1)。p.L272R变体在gnomAD中未被报道，在SIFT和CADD分析中也有破坏性预测(表)2)。多序列比对显示，272位的亮氨酸从果蝇到人类在系统遗传学上是保守的(图)1（e）中)。这些数据表明，复合杂合变异，p.T240K和p.L272R，可能是致病的这个家族的EOPD。
核苷酸变化 氨基酸改变 标识符 MAF（gnomAD） 筛 CADD得分一个 报告的病人b
分数 预测
c.719C>一个 p.T240K rs137853054 7.954×10-6 0.01 损坏 23.6 1
c.719C > T p.T240M rs137853054 3.465 × 10-4 0.00 损坏 23.8 13 [6，14-20]
c.719C > G p.T240R - - 0.00 损坏 23.4 1 [21]
c.718A > G p.T240A - - 1.00 耐受 14.97 215]
c.718A > T p.T240S rs1194371893 7.954 × 10-6 0.03 损坏 21.8 -
c.720G > A p.T240 = rs769882260 3.536×10-5 - - 5.479 -
c.720G > C p.T240 = rs769882260 3.977×10-6 - - 4.599 -
MAF，次要等位基因频率;gnomAD，基因组累计数据库;SIFT，排序不耐从容错;CADD，结合注解依赖消耗。一个PHRED缩放CADD得分。b报道患者PRKN在纯合的或杂合的化合物的状态变体。
表1
在的第240个密码子变异报道PRKN基因。
核苷酸变化 氨基酸改变 标识符 MAF（gnomAD） 疏水指数 筛 CADD得分一个 报告的病人b
分数 预测
c.815T>G p.L272R - - −4.5 0.00 损坏 29.2 1
c.814C > T p.L272F rs141366047 3.980 × 10-6 2.8 0.00 损坏 25.6 -
c.814C > G p.L272V rs141366047 1.194 × 10-5 4.2 0.05 损坏 24.4 -
c.814C > A p.L272I rs141366047 9.553×10-5 4.5 0.01 损坏 25.1 -
c.816C > T p.L272 = rs143902760 1.322 × 10-3 3.8 - - 9.553 -
MAF，次要等位基因频率;gnomAD，基因组累计数据库;SIFT，排序不耐从容错;CADD，结合注解依赖消耗。一个PHRED缩放CADD得分。b报道患者PRKN在纯合的或杂合的化合物的状态变体。
表2
在第272位密码子的报道变种PRKN基因。

4。讨论

parkin蛋白是环间环(ring - interring - ring, RBR)家族的一种465氨基酸E3泛素连接酶，它可以催化泛素从E2接合酶转移到底物蛋白上[10]。许多最近的研究试图确定通过帕金蛋白结构及其功能的关系体外和动物实验。蛋白质结构变化的影响最直接，最有力的证据仍然是基因突变，患者尤其是检测错义突变。所有的大约25％PRKN基因突变已经在RING1结构域，其被认为具有针对E2的结合位点结合酶和是帕金活化重要发现，因为它与Ser65磷酸化的泛素和UBL域相互作用（图2）10，14，15，21-29]。帕金的详细分子结构仍不清楚，其结果在几个不同的激活和催化模型[三十]。

（一个）
（一个）
（b）中
（b）中
图2
的（a）的结构域结构和错义变异体与常染色体隐性遗传帕金森相关联帕金蛋白的RING1域检测[10，14，15，21，23-28]。在这项研究中检测到的两种变型以粗体突出显示。β- 链和α螺旋分别为深蓝色和粉红色。锌结合的半胱氨酸与橙色圆点签署。的p.T240K和p.L272R（b）的卡通表示由PyMOL的在帕金蛋白变体。帕金蛋白晶体结构（PDB代码5C1Z）用作模板[29]。变体表现为红色棍模型和Zn2+被示出为球。酒馆，Ser65磷酸化的泛素。

在这项研究中，临床上建立EOPD和广泛的神经系统损害是由的三个主要运动症状和先证者多非运动症状的存在提示。两个错义变种（p.T240K和p.L272R）与潜在致病位于RING1域并没有被PD患者先前报道。虽然在240位置的苏氨酸的序列保守性在位置272（图比亮氨酸的低1（d）和1（e）中），已经有至少16日报道PD患者PRKNp.T240M, p.T240R，或p.T240A突变在纯合或复合杂合状态(表)1）6，14-21]。这种氨基酸是其中已被视为帕金的E2结合位点的RING1域的所述第一锌结合环[31]。该p.T240R突变已发现改变E2结合界面和破坏帕金蛋白的自身泛素化激活并导致EOPD [31，32]。第一个α据报道，RING1结构域的-helix(260-273)是UbL结构域的结合位点，通过疏水作用与RING1结构域相邻，阻断E2通路[10，33]。其他三个错义变种（p.L272I，p.L272V和p.L272F）和第272位密码子已被记录一个代名词变种。然而，没有证据表明致病已经报道这四个变体，这可能是由于在产生种群和疏水性的保存低等位基因频率（表2)。的p.L272R，导致重大亲水交替，更可能破坏蛋白质折叠和影响其功能，特别是在由许多疏水性相互作用，如帕金（表稳定紧凑的蛋白2）34，35]。研究由p.L272R变异体引起的结构变化可能有助于理解parkin域的相互作用及其潜在功能。根据美国医学遗传学和基因组学学院关于变异解释的指南，需要更多的证据，包括分离信息和功能研究，将这两个变异分类为致病或可能致病的变异[36]。

总之，新化合物杂合子的变体PRKN基因，p.T240K和p.L272R，被确定为在临床上建立EOPD一个家庭可能遗传原因EOPD。这两个变体的错义既导致RING1结构域的氨基酸的变化。这一发现具有的功能研究的潜在价值PRKN基因和PD的基因诊断。进一步的研究是必要的，以澄清其致病性和可提供较深的详细功能影响的理解。

数据可用性

用来支持这项研究的结果的数据是可用的，请相应的作者。

泄露

樊宽和胡鹏之应该被认为是共同第一作者。

利益冲突

作者宣称，他们没有利益冲突。

致谢

这项工作是由中国的国家重点研究发展计划（2016YFC1306604）的支持，中国（81873686，81670216，81800219和30970990）的国家自然科学基金，湖南省（2019JJ50927，2018JJ2660和2018JJ2556）自然科学基金，湖南省科技计划项目（2017SK50131），卫生和湖南省计划生育委员会（B20180760和B20180729）的科研项目，贵州省科学技术基金（20191196），并为研究生湖南省创新基金会（CX20190075）中国。

补充材料

靶向测序，并在这项研究中使用的Sanger测序的详细方法都包括在内。（补充材料）

参考

  1. D. HIRTZ，D.J.瑟曼，K. Gwinn-哈迪，M.穆罕默德，A. R.乔赫里和R. Zalutsky，“共同如何是‘常用’神经系统疾病？”神经学卷。68，没有。5，第326-337，2007。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  2. r.b. Postuma, D. Berg, M. Stern等，《帕金森病的MDS临床诊断标准》，运动障碍卷。30，没有。12，第1591至1601年，2015年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  3. L.五卡利亚和A. E.郎“帕金森氏病”柳叶刀卷。386，没有。9996，第896-912，2015。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  4. H.邓，王体育和J.扬科维奇，“帕金森病的遗传，”衰老研究评论，第42卷，第72-85页，2018年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  5. A.施拉格和J. M.肖特，“流行病学，临床和早发性帕金森综合征的遗传特性，”柳叶刀神经病学卷。5，没有。4，第355-363页，2006年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  6. M. Periquet，M. Latouche，E. Lohmann等人，“帕金突变是在患者中分离早发帕金森频繁，”脑卷。126，没有。6，第1271至1278年，2003。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  7. E.罗曼，M. Periquet，五博尼法蒂等人，“多少钱的表型变异可以归因于帕金基因型？”神经病学纪事卷。54，没有。2，第176-185，2003。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  8. M. Poulopoulos，O. A.利维和R. N.阿尔卡莱，“遗传帕金森氏病的神经病理学”运动障碍第27卷第2期7，第831-842页，2012。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  9. M. Kasten, C. Hartmann, J. Hampf等，“帕金森病基因parkin的基因型-表型关系，”PINK1，DJ1：MDSGene系统的审查，”运动障碍卷。33，没有。5，第730-741，2018。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  10. J. W.哈珀A. Ordureau和J.-M。许，“建筑及泛素链的自噬解码”自然评论分子细胞生物学第19卷，no。2，第93-108页，2018年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  11. K.瓦哈比，A佩尔韦和M. A.里兹维，“帕金在帕金森氏症和癌症：一个双刃剑”分子神经生物学卷。55，没有。8，第6788-6800，2018。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  12. 《E3泛素连接酶parkin的激活机制》生物化学杂志卷。474，没有。18，第3075-3086，2017。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  13. 问：陈L.元，十邓等人，“中国汉族家族与家族性淀粉样多发性神经病变的甲状腺素基因错义变异p.Ala117Ser”分子神经生物学卷。55，没有。6，第4911-4917，2018。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  14. 陈志明，《帕金森病早期发作的Parkin分析》。帕金森病及相关疾病卷。14，没有。4，第326-333，2008。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  15. B. R.铝穆巴拉克S. A. Bohlega，T. S. Alkhairallah等人，“帕金森氏症患者沙特：遗传研究”。公共科学图书馆·一卷。10，没有。8，文章ID e0135950，2015。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  16. L.德梅纳，L.萨马兰奇，E.科特等人，“突变筛选PARKIN的标识的3“与帕金森氏症相关的UTR变种（rs62637702），”[分子神经科学卷。50，没有。2，第264-269，2013。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  17. R. H. Madegowda, A. Kishore, A. Anand，“帕金森氏病早期发作的南印度人中parkin基因的突变筛选”，神经病学，神经外科与精神病学卷。76，没有。11，页。1588年至1590年，2005年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  18. M. Amboni, M. T. Pellecchia, A. Cozzolino等，“小脑和锥体功能障碍、眼睑下垂和虚弱是PARK-2的症状”，运动障碍卷。24，没有。2期，第303-305，2009。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  19. S. T. Camargos，L. O.多尔纳，P. Momeni等，“家族性帕金森病和早发性帕金森氏在巴西运动障碍门诊病：表型特征和频率SNCA，PRKN，PINK1，和LRRK2突变”运动障碍卷。24，没有。5，第662-666，2009。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  20. H.邓，W.-D.勒，C. B. Hunter等人，“在用化合物杂帕金基因突变家庭异构表型，”神经病学档案卷。63，没有。2，第273-277，2006年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  21. “Parkin基因的点突变(Thr240Arg和Ala311Stop)”，国立台湾大学学报，2002。生物化学和生物物理研究通讯卷。249，没有。3，第754-758，1998。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  22. S. Mitsuyama, M. Ohtsubo, S. Minoshima，和N. Shimizu，“KM-parkin-DB: sub - set MutationView数据库，专门用于PARK2 (PARKIN)变体，”人类突变卷。36，没有。8，第E2430-E2440，2015。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  23. J. M.赫兹，K.奥斯特加德，一容克等人，“帕金，酪氨酸羟化酶和GTP的低频早发性帕金森氏病的丹麦人我环化基因突变”欧洲神经病学的卷。13，没有。4，第385-390，2006年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  24. J.-F.郭，肖B.，B.廖等人，“帕金突变分析，PINK1，DJ-1和ATP13A2中国常染色体隐性遗传早发帕金森病患者的基因研究运动障碍卷。23，没有。14，第2074至2079年，2008年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  25. 黄建华，“帕金森氏病基因突变的预测因子:早期帕金森氏病风险研究联盟”，神经病学档案卷。67，没有。6，第731-738，2010。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  26. C. Scherfler，N. L.汗，N.帕韦斯等人，“纹状体和皮质前和零星帕金联帕金森突触后多巴胺能功能障碍，”脑卷。127，没有。6，第1332至1342年，2004年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  27. R M。吴河界，S林肯等人，“帕金突变和在台湾的人群早发性帕金森综合征”神经病学档案卷。62，没有。1，第82-87，2005。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  28. H.陈，黄X.，L Yuan等，“在一个中国家庭与常染色体隐性遗传青少年型帕金森纯合帕金p.G284R突变”神经科学快报卷。624，第100-104，2016。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  29. A.库马尔，J.D.阿吉雷，T. E.公寓房等人“的autoinhibited状态的破坏引发（prime）E3连接酶帕金用于激活和催化，”在EMBO杂志卷。34，没有。20，第2506至2521年，2015年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  30. C. Arkinson和H.瓦尔登湖“在帕金森氏病帕金功能”科学第360卷，no。6386，第267-268页，2018。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  31. J.-F.Trempe，V.索韦，K.格雷尼尔等人，“帕金的结构揭示机制泛素连接酶的激活，”科学卷。340，没有。6139，第1451至1455年，2013。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  32. H.志村，N.服部，S.-I.Kubo等人，“家族性帕金森病的基因产物，帕金，是泛素 - 蛋白质连接酶，”自然遗传学卷。25，没有。3，第302-305，2000。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  33. E. Walinda, D. Morimoto, K. Sugase，和M. Shirakawa，《磷biquitin在E3活化parkin中的双重功能》，生物化学杂志，第291卷，no。32, 16879-16891, 2016。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  34. J. Kyte和R. F. Doolittle，“一种显示蛋白质水解特性的简单方法，”分子生物学杂志第157卷，no。1982年，第105-132页。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  35. M. Seirafi，G.科兹洛夫和K. Gehring集团，“帕金结构和功能，”FEBS杂志卷。282，没有。11，第二○七六年至2088年，2015年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
  36. S. Richards，代表ACMG实验室质量保证委员会，N. Aziz等人，“序列变异解释的标准和指南:美国医学遗传学和基因组学学院和分子病理学协会的联合一致建议，”医学遗传学卷。17，没有。5，第405-424，2015。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索

版权所有©2019樊宽等这是一篇开放获取下发布的文章知识共享署名许可，其允许在任何介质无限制地使用，分发和再现时，所提供的原始工作正确的引用。

更多相关文章

348 的观点 | 311 下载 | 0 引文
PDF 下载文献 引用
下载其他格式更多
ePub文件
XML
为了打印副本订购

相关文章

我们致力于快速，安全地与COVID-19尽可能共享成果。任何作者提交COVID-19纸应该通知我们的help@hindawi.com以确保他们的研究是快速跟踪和尽快预印本服务器上公布。我们将针对与COVID-19接受的文章中提供的出版费用减免无限。注册在这里作为一个评论家，以帮助快速跟踪新的意见书。