發表時間：2021

期刊名稱：Frontiers in Genetics

題目：一種新的NTRK1變異導致先天性無汗性疼痛不敏感癥

作者：Kai Yang等，首都醫科大學附屬北京婦產醫院遺傳診斷中心

鏈接：https://doi.org/10.3389/fgene.2021.763467

背景

先天性無汗性疼痛不敏感(Congenital insensitivity to pain with anhidrosis,?CIPA. MIM #256800)，也稱為遺傳性感覺和自主神經病變IV(HSANIV)，是一種罕見的常染色體隱性遺傳病，其主要特征是無傷害性、無汗和金黃色葡萄球菌感染風險增加。CIPA患者不會因任何有害刺激而感到疼痛，包括炎癥和高溫，因此他們經常出現傷口，以及由于反復骨折而導致骨骼畸形。

目前尚不清楚CIPA的流行情況，而NTRK1基因的雙等位基因突變占所有病例的絕大多數。盡管如此，仍有少數CIPA病例被發現是由NGF和PRDM12基因突變引起的，這表明在分子水平上進行鑒別診斷的重要性。所有這些基因都參與痛覺感受器的分化和成熟，表明它們在這一過程中存在協同作用。

NTRK1基因編碼神經營養酪氨酸激酶受體1型 (TrkA)，屬于神經生長因子受體家族，其配體包括神經營養因子，它在調節中樞和外周神經元的發育中起著關鍵作用。NTRK1位于染色體1q23.1區，全長25kb，包含17個外顯子。到目前為止，已對NTRK1中CIPA的130多個致病變異進行了索引。在不同的種族中，有不同的熱點變異，發病率較高，但特定的NTRK1變異，特別是錯義突變，對分子結構和蛋白質功能的影響仍值得進一步研究。

本文作者對一個受CIPA影響男孩進行了全面的臨床評估和基因檢測。從兩個方面進行了進一步的調查。一方面，預測新突變體的分子內影響及其潛在的生物學效應；另一方面，將攜帶突變體NTRK1 cDNA的表達載體轉染工具細胞系，研究其對細胞代謝的影響。

結果

臨床表現

根據病史調查，患者從18個月開始出現雙側踝關節腫脹和骨折。他的運動和語言發展方面明顯落后于同齡人。右腳踝多處骨折，腳踝和膝蓋腫脹，限制了他的行動。X射線表現為脊柱側彎、右腳踝骨髓炎樣改變、骨變形、多關節骨質破壞、部分椎體變形后骨髓炎樣改變(圖1)。

NTRK1基因的變異分析

通過WES鑒定了一個存在復合雜合變異的NTRK1基因，由兩種變異組成，即(NM_002529.3) c.851-33T > A和c.2242C > T（Arg748Trp) (圖2A)。圖2B顯示了NTRK1基因和肽鏈中兩個變異的位置。其中，前者在東亞人群中普遍存在，而后者是一種未被報道的新的錯義突變，REVEL評分為0.650，表明這種變異是不確定的，但很可能是致病性的。Arg748殘基在物種間保持進化保守(圖2C)。

REVEL評分：An ensemble method for predicting the pathogenicity of missense variants using the following tools individually: MutPred, FATHMM, VEST, PolyPhen, SIFT, PROVEAN, MutationAssessor, MutationTaster, LRT, GERP, SiPhy, phyloP, and phastCons; with the cutoff value of >0.7。

為了闡明p.Arg748Trp對分子結構和蛋白質功能的影響，作者進行了分子動力學模擬和體外實驗。WT和Mut模型如圖3A所示。結果表明，p.Arg748Trp突變體以色氨酸取代強堿性精氨酸，破壞了Arg748側鏈形成的氫鍵，有望改變其電位分布。由分子動力學可知，從均方根偏差和均方根波動(Root mean square deviation and root mean squarefluctuation)的軌跡來看，Arg748Trp Mut比WT更靈活 (圖3B, C)。此外，Trp748與其余殘基之間形成的氫鍵比Arg748與其余殘基之間形成的氫鍵要多(圖3D)，這可能導致相應的環區柔性較差。此外，Arg748Trp可以影響兩個β折疊之間連接區域的二級結構?(圖3E)。

NTRK1Arg748Trp突變對代謝的影響

根據細胞內熒光信號?(圖4A)和NTRK1mRNA的相對表達水平?(圖4B)，轉染效率較理想。

兩組代謝產物有顯著性差異 (WT和Mut)在圖4C、D中顯示。通路富集結果表明，受NTRK1 Arg748Trp影響最顯著的代謝途徑是嘌呤代謝 (圖4E；表1)。具體地說，AMP的體積下降，而腺苷的體積增加。隨后，在所有催化腺苷酸水解的酶中，qRT-PCR顯示與野生型細胞相比，Mut轉染細胞中NT5C2mRNA的表達顯著上調 (圖4F)。

結論

這對夫婦的未來懷孕將有25%的機會受到影響，因此需要推薦潛在的干預措施，如產前診斷或植入前診斷。本研究的主要局限是，目前還沒有確鑿的證據來闡明新的NTRK1變異對功能的影響。

綜上所述，本研究提出了一個新的復合雜合子NTRK1變異，其中包括一個新的變異c.2242C > T (p. Arg748Trp)。本研究的發現擴展了對NTRK1突變的了解，并為該家族未來妊娠的遺傳咨詢提供了關鍵信息。

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總結

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