POLR3A基因深度内含子变异的导致脑白

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背景介绍随着全基因组测序（WGS）成本逐渐降低，已被广泛用于检测临床异质性疾病中的致病变异。根据最近的综述，位于外显子-内含子边界多个碱基处的深度内含子变异可能是多种疾病的遗传学原因。这些深的内含子变异可以激活神非经典的剪接位点或改变内含子中的剪接增强子或沉默子元件，但是，很难准确预测这些变异对RNA剪接的影响。最近，使用深度学习网络的生物信息剪接预测工具（例如SpliceAI）已经可以准确预测由非编码变异引起的异常剪接。POLR3基因相关的脑白质营养不良是一种罕见的常染色体隐性遗传疾病，其特征在于髓鞘过少、牙髓不足和性腺功能低下性腺功能减退，并且是由编码POLR3A和POLR3B的RNA聚合酶III亚基的双等位基因变异引起的。在这里，我们首先报告由POLR3A的错义和深度内含子变体组合引起的与POLR3相关的脑白质营养不良的病例。结果一名日本男孩在妊娠36周后出生，无窒息，没有神经发育障碍的家族史。他的出生体重、身长和头围分别为g（2.0SD）、47.6cm（0.46SD）和33.0cm（0.47SD）。在2周龄时发现喉软化症。他从1岁开始就患有反复呼吸道感染。他1岁零3个月大时独立行走，但直到3岁才能够上下楼梯。尽管他在3岁时就已经理解简单的语言，但他仍然无法有意识地说话。3岁那年，他被诊断出患有自闭症谱系障碍、智力障碍和发育迟缓。在10岁时进行检查时，他的身高、体重和头围分别为.0cm（-1.9SD）、19.8kg（-2.0SD）和50.2cm（-2.1SD）。两个睾丸的体积均为1-2ml，表明他是青春期前。同时观察到轻度肌张力低下和正常的深肌腱反射。没有发现小脑或锥体外系特征。促性腺激素释放激素刺激试验和GH分泌刺激试验正常。口腔造影显示所有第二磨牙前缺损。11岁时的脑磁共振成像显示弥漫性髓鞘减少、小脑萎缩和胼胝体变薄。首先，通过WES检测，找到POLR3A基因（NM_.3）中一个候选变异c.GA，p.ArgGln。该变异收录于gnomADv2.1.1数据库。计算机预测软件预测该变异是有害的。但是，我们既找不到编码区或相邻内含子中的第二个候选变异，也找不到WES在POLR3A中的拷贝数变异。鉴于其与POLR3相关性脑白质营养不良的表型相似性，我们进行了WGS探索非编码变异的参与并鉴定了一个深度内含子变异（c.+CT），它被SpliceAI预测会引起内含子5中Alu元件的外显子化。Sanger测序证实c.GA变异和c.+CT变异分别遗传自他的父亲和母亲。运用RT-PCR，在患者体内扩增出了三种不同大小的产物。最长的产物用T7核酸内切酶I消化，表明形成异源双链体。突变体的转录本在第5外显子和第6外显子之间插入了个核苷酸，从而在第位残基处产生了一个过早的终止密码子（p.LeuMet*39）。为了检测来自母体等位基因的转录物的百分比以及是否有假外显子，我们对跨越c.GA变异位点的长RT-PCR产物进行了TA克隆，以区分父本和母本等位基因。27个无假性外显子的克隆中有3个来自母本等位基因。如果我们假设父亲和母亲等位基因具有相同的表达水平，则可以估计来自母亲等位基因的转录本有87.5％（24个中的21个）具有剪接异常。讨论Table1Splicingpredictionsofthec.+CTvariantbySpliceAIandmultiplebioinformaticsplicingpredictiontools最近文献报道估计影响剪接的变异占稀有遗传疾病中约10％的致病变异。最近，深度学习作为一类机器学习方法已被广泛用于基因组分析。SpliceAI是一个深度残基神经网络，可以预测剪接点，在预测剪接异常方面比其他工具更为准确。因此，可以通过在WGS数据分析中采用SpliceAI来改进对内含子深处的隐式（非经典）剪接事件的检测。实际上，SpliceAI预测c.+CT变异会创建一个新的剪接供体位点通过激活预先存在的隐性受体剪接位点导致假性外显子包含。其他工具（NetGene2，ESEfinder和HumanSplicingFinder）在野生型序列中预测了隐型受体的剪接位点，但在两个预测软件中，它们的预测得分并未因变异而增加。SpliceAI对由注释文件（grch38.txt）定义的基因内的变异进行注释，而不对位于基因间区域的变异进行注释。当我们分析1号染色体上基因中的个变异时，SpliceAI预测19个变异具有很高的精确度。值得注意的是，除经典剪接位点外，内含子变异占11个变异，表明潜在的用于检测可能的致病性内含子变异。伪外显子通常衍生自Alu等转座因子。沉默的内含子Alu的外显子化主要发生在反义方向上。实际上，c.+CT变异位于反向Alu序列外显子化中最常选择的5剪接位点。我们的数据进一步支持了Alu序列中的深度内含子变异是遗传疾病的重要候选者。总之，我们使用WES和WGS在外显子和深内含子区域鉴定了复合杂合POLR3A变异。对于常染色体隐性疾病只有一种变异的患者，WGS是重要的诊断工具。预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇

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