Генетика муковисцидоза: генетические термины и обозначения Насыхова Ю.А. Лаборатория пренатальной диагностики наследственных и врожденных заболеваний человека НИИ Акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта Муковисцидоз самое частое моногенное заболевание, обусловленное мутациями гена CFTR (трансмембранного регулятора белка муковисцидоза ) в основе патогенеза лежит системное поражение экзокринных желез, жизненно важных органов и систем, имеющее тяжелое течение и прогноз Частота – 1:2-2,5 тыс. новорожденных в среднем в странах Европы и Северной Америки. Частота в РФ – 1: 7 тыс. новорожденных Муковисцидоз –наследственное заболевание с аутосомно-рецессивным типом наследования У супружеской пары, носителей мутаций гена CFTR, вероятность рождения ребенка здорового – 25% больного - 25% носителя заболевания – 50% Ген CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) Мутации гена CFTR приводят к развитию муковисцидоза Локализован на длинном плече хромосомы 7 (7q31.2) Состоит из 250 тыс п.о. Включает 27 экзонов Cхема гена CFTR Экзоны- кодирующие последовательности. Интроны- некодирующие последовательности Белок CFTR, строение и функции Ген CFTR кодирует белок ионного канала Белок состоит из 1480 аминокислот Linsdell P., 2013 Классификация мутаций гена CFTR по первичному повреждающему эффекту Норма I класс II класс III класс IV класс V класс I класс: заблокирован синтез белка II класс: нарушено созревание белка III класс: нарушение регуляции белка IV класс: снижение проводимости канала V класс: уменьшение синтеза нормального белка Номенклатура мутаций Для обозначения мутации в кодирующей области Традиционная По положению в кодирующей последовательности По положению в молекуле белка delF508 c.1520_1522delTCT p.Phe508del W1282X c.3846G>A p.Trp1282X E92K c.274G>A p.Glu92Lys Например: c.3846G>A c. – coding sequence p. – protein sequence замена гуанина на аденин в 3846-ом положении нуклеотидной последовательности Номенклатура мутаций При обозначении мутаций в интронных (некодирующих областях) указывается положение относительно первого или последнего нуклеотида в ближайшем к мутации экзоне + вверх по ходу транскрипции гена - вниз по ходу транскрипции гена Например: c.489+1G>T Однонуклеотидная замена гуанина на тимин в интроне 4 в положении +1. Мутации в гене CFTR Миссенс-мутации Нонсенс – мутации Мутации сайта сплайсинга Мутации со сдвигом рамки считывания Мутации без сдвига рамки считывания Протяженные делеции/инсерции гена Полиморфизм 1. Миссенс–мутации Однонуклеотидные мутации, приводящие к замене аминокислоты в белке Изменение одного нуклеотида Миссенс-мутации Традиционное название По положению в кодирующей последовательности По положению в молекуле белка Экзон R334W c.1000C>T p.Arg334Trp 8 R352Q c.1055G>A p.Arg352Gln 8 G480C c.1438G>T p.Gly480Cys 11 Как правило, миссенс-мутации имеют «мягкое» проявление и относятся к 4 классу мутаций Нонсенс-мутации Однонуклеотидные замены, приводящие к возникновению преждевременного терминирующего кодона Изменение одного нуклеотида 2. Нонсенс-мутации Традиционное название По положению в кодирующей последовательности По положению в молекуле белка Экзон W1282X c.3846G>A p.Trp1282X 23 E92X c.274G>T p.Glu92X 4 R75X c.223C>T p.Arg75X 3 Нонсенс - мутации приводят к остановке синтезаполипептидной цепи и образованию неполноценного белка Как правило, эти мутации относятся к 1 классу первичного повреждающего эффекта и являются «тяжелыми» 3. Сплайсинговые мутации Сплайсинг – процесс вырезания интронов из молекул про-РНК Общая схема сплайсинга 3. Сплайсинговые мутации Традиционное название По положению в кодирующей последовательности По положению в молекуле белка Экзон/Интр он 3849+10kb C/T c.3717+12191C>T - 22 интрон 3850- 1G- >A c.3718-1G>A - 22 интрон Нарушают вырезание интронов из первичного транскрипта мРНК во вроме сплайсинга Сплайсинговые мутации снижают количество нормальных траскриптов в клетке Сплайсинговые мутации как правило имеют «мягкое» проявление и относятся к 5 классу мутаций 4. Мутации со сдвигом рамки считывания и мутации без сдвига рамки считывания Делеция – потеря определенного участка нуклеотидной последовательности Инсерция – вставка некоторого участка нуклеотидной последовательности Нормальная ДНК Нормальный белок * ** GAA-TGA-CTG-TCT-GGA Лей-Тре-Асп-Арг-Про Делеция ТCT** Делеция Т* Мутантная ДНК Мутантный белок GAA-GAC-TGT-CTG-GA Лей- Лей- Тре- Асп- Делеция со сдвигом рамки считывания Мутантная ДНК Мутантный белок GAA-TGA-CTG-GGA Лей-Тре-Асп-Про Делеция без сдвига рамки считывания Мутации со сдвигом рамки считывания Мутации без сдвига рамки считывания c.174_175insA (p.Arg59LysfsX10) p.Phe508del (c.1521_1523delCTT) c.247_248insT (p.Tyr84LeufsX27) p.Ile507del (c.1519_1521delATC) c.3691delT (p.Ser1231ProfsX4) L138ins (c.412_413insACT) p.Leu1261del (c.3780_3782delACT) «Тяжелые» мутации приводят к образованию белка с измененной аминокислотной последовательностью. Преимущественно, 1 класс мутаций. Влияние мутаций определяется ее положением , а также вовлеченностью потерянного участка аминокислотной последовательности в созревание полноценного белка или активный центр белковой молекулы 5. Протяженные делеции/инсерции Делеции/инсерции, которые захватывают несколько экзонов В большинстве случаев это тяжелые мутации Обычное секвенирование экзонов не выявляет протяженные перестройки гена Для установления используют метод MLPA (Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification) Например: CFTRdel2,3(21kb) – делеция 2 и 3 экзонов c.(?_-1270)_(*1553_?)(del - CFTRdele1- 24) - делеция всего гена CFTR 6.Полиморфизм гена CFTR Под полиморфизмом (или полиморфными вариантами) понимают генетические изменения, которые не оказывают существенного влияния на функции гена. 273+165delA Интрон 4 869 +11C/T Интрон 7 Met470Val Экзон 11 1766-136 T/C Интрон 13 7.Синонимичные мутации (synonimous mutations, «silent» mutations) Однонуклеотидные замены, которые не приводят к замене аминокислоты, структура белка остается неизменной CTC-CTC-CTC-CTC-CTC Leu – Leu – Leu – Leu – Leu Например: c. 4521G/A ( p. Gln1463Gln) CTC-CTC-CTC-CTT-CTC Leu – Leu – Leu – Leu - Leu Однако, В последнее время появились данные о влиянии синонимичных мутаций на сплайсинг и на стабильность мРНК Заключение: 1. В гене CFTR на сегодняшний день обнаружено 1970 мутаций(http://www.genet.sickkids.on.ca/cftr/Statistics) 2. Влияние мутации на клиническую картину MB во многом определяется типом генетического нарушения в основе данной мутации и ее расположением 3. Разнообразие клинических проявлений МВ является следствием взаимодействия многих факторов: мутаций гена CFTR, полиморфизма гена CFTR, роли других генов и влияния окружающей среды. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ