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

C хема 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 delF508c.1520_1522delTCTp.Phe508del W1282Xc.3846G>Ap.Trp1282X E92Kc.274G>Ap.Glu92Lys Например : c.3846G>A замена гуанина на аденин в ом положении нуклеотидной последовательности c. – coding sequence p. – protein sequence

Номенклатура мутаций При обозначении мутаций в иностранных ( 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 Как правило, миссенс - мутации имеют « мягкое » проявление и относятся к 4 классу мутаций Традиционное название По положению в кодирующей последовательности По положению в молекуле белка Экзон R334W c.1000C>Tp.Arg334Trp8 R352Q c.1055G>Ap.Arg352Gln8 G480C c.1438G>T p.Gly480Cys11

Нонсенс - мутации Однонуклеотидные замены, приводящие к возникновению преждевременного терминирующего кодона Изменение одного нуклеотида

2. Нонсенс - мутации Нонсенс - мутации приводят к остановке синтеза - полипептидной цепи и образованию неполноценного белка Как правило, эти мутации относятся к 1 классу первичного повреждающего эффекта и являются « тяжелыми » Традиционное название По положению в кодирующей последовательности По положению в молекуле белка Экзон W1282Xc.3846G>Ap.Trp1282X23 E92Xc.274G>Tp.Glu92X4 R75X c.223C>Tp.Arg75X3

3. Сплайсинговые мутации Сплайсинг – процесс вырезания интронов из молекул про - РНК Общая схема сплайсинга

3. Сплайсинговые мутации Нарушают вырезание интронов из первичного транскрипта мРНК во вроме сплайсинга Сплайсинговые мутации снижают количество нормальных транскриптов в клетке Сплайсинговые мутации как правило имеют « мягкое » проявление и относятся к 5 классу мутаций Традиционное название По положению в кодирующей последовательности По положению в молекуле белка Экзон / Интр он kb C/Tc C>T -22 интрон G- >Ac G>A-22 интрон

4. Мутации со сдвигом рамки считывания и мутации без сдвига рамки считывания * ** Нормальная ДНК GAA-TGA-CTG-TCT-GGA Нормальный белок Лей - Тре - Асп - Арг - Про Делеция – потеря определенного участка нуклеотидной последовательности Инсерция – вставка некоторого участка нуклеотидной последовательности Мутантная ДНК GAA-GAC - TGT - CTG - GA Мутантный белок Лей- Лей- Тре- Асп- Мутантная ДНК GAA-TGA-CTG-GGA Мутантный белок Лей-Тре-Асп-Про Делеция Т* Делеция со сдвигом рамки считывания Делеция Т CT ** Делеция без сдвига рамки считывания

Мутации со сдвигом рамки считывания Мутации без сдвига рамки считывания c.174_175insA (p.Arg59LysfsX10) c.247_248insT (p.Tyr84LeufsX27) c.3691delT (p.Ser1231ProfsX4) p.Phe508del (c.1521_1523delCTT) p.Ile507del (c.1519_1521delATC) 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 delA Интрон C/T Интрон 7 Met470Val Экзон 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 CTC-CTC-CTC-CTT-CTC Leu – Leu – Leu – Leu - Leu Например : c. 4521G/A ( p. Gln1463Gln) 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 ( 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