高通量测序技术鉴定新生儿窒息性胸廓发育不良症-2
A: 全外显子组测序显示患儿存在DYNC2H1基因c.8512C>T(p.R2838*)突变; B: 全外显子组测序显示患儿存在DYNC2H1基因c.10163C>T(p.P3388L)突变图 2 患儿全外显子组测序DYNC2H1突变截屏图
A: Sanger测序验证患儿存在DYNC2H1基因c.8512C>T(p.R2838*)杂合突变, 此突变遗传自父亲; B: 受检者母亲携带DYNC2H1基因c.10163C>T(p.P3388L)杂合突变, 此突变遗传自母亲图3 Sanger测序验证图
A: 野生型DYNC2H1蛋白二级结构分析图; B: p.P3388L突变蛋白二级结构分析图 图4 新突变蛋白二级结构分析图
3 讨论
窒息性胸廓发育不良征又称Jeune综合征、胸廓-骨盆-指骨发育不良等,
是一种常染色体隐性遗传病。主要临床表现为狭长胸廓呈钟型、水平肋, 骨盆发育畸形, 四肢短肢畸形, 并可累及多系统发育不良,
如肝脏、肾脏、心脏、胰腺等[3]。本病因胸廓狭窄导致严重的呼吸障碍、反复呼吸道感染以及呼吸衰竭, 因此, 在新生儿中死亡率较高。本例患儿表现为双侧胸廓横径小, 双侧肋骨短, 似水平伸出, 肋软骨端不规则, 胸廓发育畸形, 并伴有先天性心脏病、肝脾大,双手通贯掌,
手指粗等表现, 但肾脏及胰腺正常。应用全外显子组测序技术发现该患儿的 DYNC2H1 基因存在复合杂合突变,
分别是第53外显子c.8512C>T(p.R2838*)杂合错义突变,
以及第66外显子c.10163C>T(p.P3388L)杂合错义突变。DYNC2H1基因一代验证结果显示, 患儿c.8512C>T
和c.10163C>T分别来自健康的父亲和母亲, 符合常染色体隐性遗传方式。DYNC2H1基因位于染色体11q22.3, 长13 kb,
有90个外显子。目前已报道 57 例 ATD 患者是由 DYNC2H1 基因突变所致, 并具有明显的遗传异质性和表型多样性[3-7]。
DYNC2H1基因编码胞质动力蛋白亚基, 其是纤毛内转运蛋白复合体A的组成部分, 在逆向转运过程中, 纤毛内转运蛋白复合体A与胞内信号分子结合, 胞质动力蛋白亚基与纤毛顶部的双微管结合, 并沿着双微管从纤毛顶部向底部移动,并参与纤毛蛋白的循环利用。表明 DYNC2H1 蛋白在哺乳动物纤毛(鞭毛)的延伸组成和形态维持方面都具有关键的作用。而纤毛是软骨内骨发育过程中的重要组成部分[8]。纤毛结构广泛分布于真核动物的各类细胞中, 其结构进化高度保守。Ocbina 等[9]检测到 DYNC2H1 基因敲除影响秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)和小鼠的纤毛内转运蛋白复合体逆向转运功能, 导致纤毛发育异常, 并观察到与骨骼发育紧密相关的Hedgehog信号通路出现异常调控, 导致骨骼发育缺陷。ATD是一种典型的骨骼纤毛疾病, 初级纤毛和胞质动力蛋白是骨骼发育过程中形态发生途径的必要组成部分, 细胞纤毛运输蛋白在软骨细胞的成熟方面具有非常重要的作用[10],DYNC2H1基因突变会影响所编码的胞质动力蛋白的功能, 从而引起初级纤毛的功能发生障碍, 使骨骼发生途径紊乱影响软骨内骨形成, 导致骨骼发育异常[6]。近年来, DYNC2H1基因突变导致ATD的发生的报道越来越多, DYNC2H1基因突变已成为 ATD 最主要的致病原因[6-13]。
本研究报告的DYNC2H1基因c.8512C> T(p.R2838*)杂合突变, 使密码子由CGA变为终止密码子TGA, 蛋白编码提前终止, 该突变使该外显子编码的蛋白(多肽)长度由28个氨基酸, 缩短至20个氨基酸, 造成胞质动力蛋白亚基结构不完整,进而影响蛋白的功能。该突变为 HGMD 数据库报道的已知短肋多指(趾)综合征Ⅲ型(short rib-polydactyly syndrome, typeⅢ)致病性突变, SRP Ⅲ型的临床特征与ATD的相似并重叠,SRPⅢ型临床表型更为严重和致死性, 区别常在于不同的内脏畸形和干骺端外观, 表明DYNC2H1基因突变具有高度的遗传异质性和临床表型多样性[8]。c.10163C>T(p.P3388L)为国内外首次发现, 该位点位于DYNC2H1基因编码的动力蛋白亚基的第5个功能结构域, 该结构域与细胞活性相关ATP酶相结合, 是驱动力产生的关键构象元素, 其发生改变将会影响动力蛋白亚基与微管亲和力以及纤毛蛋白的重组利用[14], 因此, c.10163C>T可能处于DYNC2H1基因编码蛋白功能结构域的重要位置, 该位点突变可影响蛋白功能。本研究应用全外显子组测序技术确定了该 ATD 患儿的遗传学病因是由于DYNC2H1基因复合杂合突变所致, 这是我国首例应用该技术鉴定ATD致病基因, 也是第一例DYNC2H1基因突变导致ATD的报道, 全外显子组测序技术对该类疾病的遗传学诊断提供了强有力的诊断工具。
参考文献略。
