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FBN1基因上的意外發(fā)現(xiàn)——預測會發(fā)生NMD的一個移碼突變,竟然出現(xiàn)了顯性負相效應
發(fā)布時間:2022-03-16 19:00:00來源:
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《European Journal of Biochemistry》上曾發(fā)表了一篇題為“Preferential pre-mRNA utilisation of an upstream cryptic 5' splice site created by a single base deletion mutation in exon 37 of the FBN-1 gene”的文章,該文章在一名馬凡綜合征患者及其之前未確診的父親身上,發(fā)現(xiàn)原纖維蛋白-1基因37號外顯子的一個堿基(A4704)雜合缺失。雖然是移碼突變,但是功能學顯示未發(fā)生無義介導的mRNA降解(NMD),而是產(chǎn)生了隱匿剪接位點,出現(xiàn)了異常轉錄本,發(fā)生了顯性負相效應,而非單倍劑量不足。


摘要


在一名馬凡綜合征患者及其之前未確診的父親身上,發(fā)現(xiàn)原纖維蛋白-1基因37號外顯子的一個堿基(A4704)雜合缺失。在培養(yǎng)的先證者皮膚成纖維細胞的前體mRNA加工過程中,該缺失在37號外顯子中產(chǎn)生了一個隱匿的5'剪接位點,該剪接位點優(yōu)先于正常的5'剪接位點。突變體mRNA顯示從37號外顯子的3'端缺失了48 bp,預測將恢復突變體mRNA中的閱讀框,并導致從原纖維蛋白-1分子的中央八半胱氨酸重復基序中缺失了16個氨基酸序列。有趣的是,37號外顯子中隱匿的5'剪接位點和正常的5'剪接位點在剪接位點選擇上基本一致。結合當前有關前體mRNA剪接機制的理論,討論了優(yōu)先利用隱匿位點的問題。反轉錄PCR分析表明,在患者皮膚成纖維細胞中,錯誤剪接的突變mRNA的穩(wěn)態(tài)水平與正常等位基因的水平接近。此外,來自免疫印跡和脈沖追蹤生物合成標記的證據(jù)表明,細胞合成和分泌接近正常數(shù)量的原纖維蛋白-1。然而,與未受累個體培養(yǎng)的對照細胞相比,先證者的成纖維細胞產(chǎn)生的細胞外基質(zhì)中通過生物合成或免疫熒光檢測到少量的原纖維蛋白-1。因此,在這種培養(yǎng)體系中,稍短的突變體原纖維蛋白-1分子似乎對正常纖維蛋白-1分子并入微纖維產(chǎn)生了強大的顯性負相效應。這種在細胞培養(yǎng)中對微纖維合成的嚴重抑制與先證者的‘典型’表型形成對比,表明影響微纖維形成的因素在體內(nèi)和體外環(huán)境中可能存在很大差異。


結果


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圖1. 單堿基缺失在37號外顯子中產(chǎn)生隱匿的剪接位點


注:(a)行顯示了通過先證者基因組DNA的一個等位基因中A核苷酸(A4707)缺失,而產(chǎn)生的優(yōu)先利用的隱匿剪接位點的位置。隱匿的和正常的剪接序列被畫線標出。(b)行顯示了cDNA序列48個堿基的缺失(小寫字母部分),編號4700-4747。(c)行顯示了該區(qū)域的正常原纖維蛋白-1氨基酸序列。(d)行顯示了預測的因隱匿剪接而導致的原纖維蛋白-1中16個氨基酸(編號1567-1572)的缺失。注意,閱讀框保持不變。(e)行顯示了如果將正常的5'剪接位點用于突變的前體mRNA,則預測原纖維蛋白-1被截短。


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圖2. 皮膚成纖維細胞培養(yǎng)的免疫熒光染色


注:將來自對照個體(A和C)和先證者(B和D)的細胞培養(yǎng)至融合后7天,然后用抗原纖維蛋白-1單克隆抗體201(A和B)和A5(C和D)染色。放大倍數(shù):A和B,×95;C和D,×160。Bars = 100 μm。


討論


與其他馬凡綜合征病例一樣,家族性FBN1基因突變與可變表型之間的相關性尚不清楚。每個個體的表型很可能受到與突變的前體mRNA、mRNA和原纖維蛋白-1分子的合成和加工有關的其他基因產(chǎn)物的組織變異的影響。先證者的皮膚成纖維細胞在培養(yǎng)過程中幾乎完全抑制了微纖維的合成,這與先證者不太嚴重的‘典型’表型形成對比,表明影響微纖維形成的因素在體內(nèi)和體外環(huán)境中可能存在很大差異。有趣的是,如果突變的37號外顯子在正常位置被剪接,則由于存在過早終止密碼子,mRNA可能會迅速降解。此外,如果真的發(fā)生了翻譯,那么最終截短的原纖維蛋白-1分子很可能會在細胞內(nèi)降解。這將導致功能等同于一個null等位基因和一個相對輕微的表型。有一種有趣的可能性:在馬凡綜合征的例子(如本文所述)中,個體不同組織中突變FBN1基因剪接模式的變化可能對表型的嚴重性產(chǎn)生重要影響。


參考文獻

Gibson MA, Ellis SL, Ades LC, et al. Preferential pre-mRNA utilisation of an upstream cryptic 5' splice site created by a single base deletion mutation in exon 37 of the FBN-1 gene. Eur J Biochem, 1998 Aug 15; 256(1): 221-8.


關于馬凡綜合征及相關內(nèi)容的更多介紹,如下:

《最新研究——基于馬凡綜合征的多組學研究,進一步了解主動脈疾病的分子機制》

《馬凡綜合征和Ehlers-Danlos綜合癥及其相關疾病中的親代嵌合體現(xiàn)象》

《FBN1基因罕見的體細胞嵌合體導致馬凡綜合征》

《兇險的主動脈疾病,早發(fā)現(xiàn)、早治療是關鍵》

《亞洲心血管與胸腔年鑒最新綜述:胸主動脈瘤遺傳學詞典》

《遺傳性胸主動脈瘤/夾層基因檢測及臨床診療專家共識》正式發(fā)布


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