研究揭示先天性心脏缺损的遗传因素

2014-4-08 14:07 来源: 生物通
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  通过外显子组测序和功能分析,Wellcome Trust Sanger研究院的Matthew Hurles等发现了与小儿先天性心脏缺损相关的稀有变异。这项成果于4月3日发表在《American Journal of Human Genetics》上。

  先天性心脏缺损(CHD)是全世界最常见的出生缺陷,也是造成新生儿死亡的主要原因。非综合征房室间隔缺损(AVSD)是先天性心脏缺损中重要的一类,约占4-5%,但人们对其遗传机制还知之甚少。

  为了寻找与这种心脏缺损相关的de novo编码突变,Matthew Hurles及其同事对13个家庭以及112位不相关人员开展了外显子组测序。他们利用安捷伦的SureSelect Target Enrichment V3进行外显子组捕获,接着在Illumina的HiSeq平台上测序。在变异检出之后,他们鉴定出9个基因中的13个de novo突变,随后通过毛细管测序进行验证。

  在这9个基因中,只有2个基因(ZMYND8和NR2F2)在心脏组织中表达。随后,研究人员通过检测发现稀有错义突变(5个)明显富集在NR2F2。此基因高度保守,编码了一种转录调控因子。

  此分析还在AVSD患病个体中发现了另外四个错义突变,但在对照组中也发现,研究人员认为这可能是由于良性变异的不完全外显率。研究人员也研究了NR2F2变异是否存在于AVSD以外的心脏缺损患者中,发现另外三个家庭也带有NR2F2变异。

  利用整体原位杂交和光学投影层析,Hurles及其同事在发育的小鼠胚胎中定位了NR2F2 mRNA的表达模式。他们发现,此基因在心房、鳃弓、体节和嗅基板中表达。同时,通过固定胎儿心脏组织的免疫荧光分析,他们也发现,在发育的人类心脏中,NR2F2在心房、冠状血管和主动脉中表达。

  为了检测这些变异将如何影响NR2F2的转录活性,研究人员开展了萤光素酶分析。他们将野生型和变异的NR2F2与启动子和萤光素酶报告基因融合。在与NGFI-A启动子融合时,两个NR2F2变异的活性明显降低,而另两个变异升高。而与另一个启动子APOB融合时,四个变异的活性都降低,而另一个升高。

  研究人员认为,这种启动子特异的影响可能反映出NR2F2所参与的蛋白质之间相互作用的复杂性,它取决于组织、阶段和基因组背景。

  他们进一步指出,NR2F2可能作为某种环境响应因子,介导非遗传性心脏缺损风险因素的影响,如高糖或视黄酸水平。在肝细胞和胰腺细胞中,NR2F2表达调控了胰岛素和葡萄糖的水平,而在发育过程中,NR2F2在视黄酸信号通路中发挥作用。

  Hurles及其同事表示,下一步他们将会研究葡萄糖或视黄酸水平如何影响发育心脏中的NR2F2表达。