文摘
客观的描述一个病人多病灶的脱髓鞘运动神经病变发生在儿童期和磷酸酶的突变tensin同族体(PTEN),一个肿瘤抑制基因与肿瘤遗传易感性相关条件,巨头,自闭症,共济失调,震颤,癫痫。这种蛋白质功能的影响进行了调查在帕金森和阿尔茨海默病。
方法我们执行whole-exome测序在病人的基因组DNA Sanger测序验证。免疫印迹、体外酶反应和label-free猎枪在患者的成纤维细胞进行蛋白质组学分析。
结果病人的主要临床表现是儿童期发病,不对称的渐进多焦点的运动神经病变。此外,他面对巨头,自闭症谱系障碍,和皮肤错构瘤,视为临床标准PTEN-related错构瘤肿瘤综合症。广泛的肿瘤筛查未发现任何恶性肿瘤。我们发现一个新的新创杂合的c。269 t > C、p。(Phe90Ser)PTEN变体,没有父母。支持的致病性变异改变几个PTEN-associated蛋白质表达,参与肿瘤发生。此外,成纤维细胞显示缺陷的催化活性PTEN对二级衬底,磷脂酰肌醇3,4-trisphosphate。支持我们的发现,焦hypermyelination导致周围神经病变已经被报道在PTEN-deficient老鼠。
结论我们描述一个新颖的表型,PTEN-associated多病灶的脱髓鞘运动神经病变皮肤错构瘤综合征。一个类似的机制可能是其他形式的疾病与磷脂酰肌醇通路参与腓骨肌萎缩。
术语表
- 自闭症谱系障碍=
- 自闭症谱系障碍;
- CMT=
- 疾病腓骨肌萎缩;
- HNPP=
- 遗传与责任压力麻痹神经病变;
- PHTS=
- PTEN错构瘤肿瘤综合征;
- π(3)K=
- 磷酸肌醇3-kinase;
- π(3、4)P2 =
- 磷脂酰肌醇3、4、联结;
- 皮普3 =
- 磷脂酰肌醇3、4、5-trisphosphate;
- PTEN=
- 磷酸酶和tensin同族体位于染色体10
继承的周边神经病变(疾病(CMT)腓骨肌萎缩)包含基因异构的感觉或运动神经的条件。1新一代测序2和蛋白质组学3是强大的和健壮的方法学方法阐明潜在的分子病因和病理机制。
磷酸酶和tensin同族体位于染色体10 (PTEN)是一种肿瘤抑制基因的突变通常是发现在零星的癌症和肿瘤遗传易感性的条件下,如PTEN错构瘤肿瘤综合症(PHTS)。巨头,自闭症谱系障碍(ASD),共济失调,震颤,癫痫患者已报告PTEN基因突变,而这种蛋白质功能的影响进行了调查在帕金森和阿尔茨海默病。4,5各种PTEN功能神经元与动态的时空分布。调节神经细胞的大小、轴突的产物,突触发生和神经肌肉组装PTEN-controlled过程损伤后的神经发育和再生过程中。此外,在PTEN-deficient小鼠异常的监管已经观察到在周围神经髓鞘形成。6,7
在这里,我们描述一个病人展现多病灶的脱髓鞘运动神经病变和错构瘤综合征与新创杂合的PTEN突变。
方法
一个29岁的病人出生nonconsanguineous白人父母。报告了延迟运动发育和语言,面部不对称在7岁。他开发了焦弱点涉及他的眼球运动,他的脸,和对侧的四肢在接下来的几年里。20岁,多个青灰色的丘疹和瘢痕疙瘩伤痕出现在他胸部和肠道问题和学习困难。
检查29岁发现了大scaphocephalic头(巨头),不对称的脸,和拥挤的牙齿。病人上胸脊柱侧凸。对眼球运动的麻痹,完整的右侧和左侧部分面部麻痹,左侧的舌头萎缩是指出。他鼻演讲。有两个在左上肢近端和远端弛缓性麻痹,萎缩和无反射。的右臂,他端屈肌无力但保存远端握力。右腿短了pes和和槌状脚趾以及远端肌肉无力和萎缩。左腿没有浪费,只有轻微下降在脚两种力量。膝腱反射是双边的,但足踝反射反射缺席。感官检查是正常的。 There was no cerebellar ataxia, but he had learning difficulties.
神经传导研究显示显著降低不对称复合肌肉动作电位响应与色散和传导减慢和重要的传导阻滞在多个站点实现AAEM 2003标准明确的多焦点的运动神经病变(图1中,B和C)。感官的反应是在可接受的范围内。肌电图、神经源性变化被观察到在最近去神经的浪费的肢体,但没有证据被发现,除了在最近对三角肌肌电图要求病人抱怨新发病后肩的弱点(表e-1-e-4links.lww.com/WNL/A481)。
(一)病人的照片显示不对称的局灶性神经病变。(B)右外展全身(APB)复合肌肉动作电位(CMAPs)通过刺激正中神经腕(上),肘前的窝(中间),高于肘部(底部)展示重要的传导阻滞(失调)影响右前臂正中神经。在较低的痕迹,近端响应(黑线)叠加在远端提出灰色(策划),从而促进可视化的传导阻滞在每个位置(提出振幅下降比例在每个站点还表示)。(C)右外展digiti最小的(ADM) CMAPs尺骨神经刺激所激活的手腕(上)和下面(中间)和(底部)内侧上髁上方展示重要的传导阻滞(分散)影响右前臂尺神经。最大远CMAPs获得使用刺激电流∼∼10马和确认电流传导阻滞25马使用近端地点(脉冲持续时间0.5 ms)。为了简单,刺激文物已被移除。箭头标记提出发病。*显著高于刺激电流(100毫安)被用来证实临床测试中传导阻滞。(D) Electropherogram显示了新创杂合的c。269 t > C、p。(Phe90Ser)PTEN突变。(E)进化变异的保护。
成像和实验室研究包括脑脊液是反复的。常规基因诊断检测显示正常的全息阵列和下一代面板上未发现致病变种为56个基因与CMT有关。2免疫抑制治疗是没有好处。
我们进行全外显子组测序在病人的基因组DNA。2变异注释和过滤对蛋白质预测,进化的保护,和频率在几个数据库和被Sanger测序验证和隔离分析病人和他的父母特别关注在所有已知的变异CMT-related基因。在成纤维细胞进行免疫印迹技术标准。体外酶功能测试进行了使用孔雀石绿磷酸酶测定所述。7Label-free猎枪蛋白质组学分析利用patient-derived生物复制(4)和控制成纤维细胞生物复制(6)进行(e-Methods,links.lww.com/WNL/A482)。
数据可用性
病人的全外显子组测序数据被存入RD-CONNECT (rd-connect.eu /),在欧洲基因组现象学存档(ega-archive.org/)。质谱数据存放到ProteomeXchange Consortium31通过骄傲伙伴库数据标识符PXD008014 (proteomecentral.proteomexchange.org/cgi/GetDataset)。
结果
病人进行小说新创杂合的c。269 t > C、p。(Phe90Ser)PTEN变体,在父母双方都没有(图1 d)。突变还没有报道ExAc数据库和它会影响一个高度保守的氨基酸残基PTEN磷酸酶的催化部位内域和预测是有害的。
免疫印迹显示正常水平的PTEN在病人的成纤维细胞(图2中,A和B)。酶功能测定显示没有受损p。(Phe90Ser) PTEN磷酸酶活性磷脂酰肌醇3、4,5-trisphosphate (PIP)3野生型蛋白相比)作为衬底。然而,有一个缺陷在催化活性对PTEN的二级衬底,磷脂酰肌醇3 4-trisphosphate(π(3、4)P2),它不再是明显的在高水平的π(3,4)P2(图2中,C和D)。
(一)免疫印迹(kDa标记大小)展示了成纤维细胞中PTEN的表达2控件(C1, C2)和病人。(B)之间的相对PTEN表达的意思是量化控制(C1, C2)和患者成纤维细胞(3复制)。(C) PTENC124S但不是PTEN法郎显示降低酶活性对150µMπ(2、4、5)P3和200年µMπ(3、4)P2PTEN相比WT。(D) PTEN法郎显示减少活动对< 100µMπ(3,4)P2PTEN相比WT。(E) PTEN在磷脂酰肌醇系统的角色,与人类基因突变引起神经病变和癌症强调根据关键。
patient-derived成纤维细胞中蛋白质组分析显示共有1944种不同的蛋白质丰富的水平改变了47个(9基于2个或更多的蛋白质肽,38个蛋白质在一个独特的肽)与不同亚细胞胞质等本地化和细胞膜(图3图e 1,links.lww.com/WNL/A480;e-Methods,links.lww.com/WNL/A482)。LMCD1 ITA3与细胞迁移和转移的形成,8虽然AK2、亲属和SBP1参与细胞抗肿瘤反应。9,10
讨论
生殖系PTEN突变导致知之甚少genotype-phenotype各种人类条件的相互关系。4,11PTEN显示有限的遗传变异在人类人口(1000人基因组计划发现54单核苷酸变异较小的等位基因频率< 0.001)和物种之间的蛋白质是高度保守的。胞质PTEN由403氨基酸分为n端磷酸酶域(7 - 185),一个lipid-binding C2域(186 - 351),和一个c端尾(352 - 403),含有磷酸化调节蛋白质的活性和稳定性的网站。11PTEN直接对抗类我磷酸肌醇3-kinases(π[3]Ks)转换皮普3磷脂酰肌醇4,5-bisphosphate(π(4、5)P2)。π(3)K下降信号施加制动对下游效应途径干扰细胞过程,如细胞生长、增殖和生存。5,11备用PTEN衬底,π(3,4)P2皮普,有许多类似的信号功能3和一些肿瘤是由优惠损失水解π(3,4)P2基板12并根据其亚细胞位置π(3,4)P2既是一种抑制mTOR信号增强。13
损失函数在种系突变PTEN主要与遗传相关的肿瘤和严重的PHTS,同时保留或部分失去了PTEN活动被发现在神经发育障碍。4除了其dual-specific磷酸酶活性,phosphatase-independent机制和蛋白质-蛋白质之间的关系也被卷入PTEN突变。5
p。(Phe90Ser)确认错义变化在我们的病人是位于WPD循环,这是同样的磷酸酶活性口袋和附近的membrane-binding监管接口PTEN C2域。大多数的突变WPD残留物被认为是不影响或只是部分PTEN催化活性的影响。14体p。(Phe90Ser)PTEN突变被发现在癌症(神经胶质瘤,子宫内膜),对PIP和磷酸酶正常活动3但膜磷脂结合能力下降和招募PTEN皮普3信号。7生殖系c。269T>C, p.(Phe90Ser)PTEN成纤维细胞的突变的病人产生了一个稳定的蛋白质与意外赤字活动对π(3,4)P2。这可能是由于一种新颖的变构效应在突变或改变蛋白质氧化的脆弱性,这抑制了PTEN在这些分析活动。与我们的数据协议,最近出版证实,PTEN是π(3,4)P23-phosphatase和一起INPP4B调节PI (3, 4) P2积累的下游类我PI3K和π(3,4)P2信号可能发挥作用在肿瘤抑制基因PTEN的函数。15
这个病人的表型是独特和不同的神经系统演示与PTEN的缺陷报告。广泛的肿瘤筛查未发现任何恶性肿瘤,但我们认为他作为皮肤肥厚性瘢痕疙瘩错构瘤。虽然充实一些PHTS的临床标准,包括巨头的存在、皮肤病变、ASD,主要功能在演讲是一种不对称,逐步渐进多焦点的脱髓鞘运动神经病变,与电生理学的证据明确部分传导阻滞履行美国电诊法的医学诊断标准多病灶的运动神经病变。16后对髓鞘脱失轻微trauma-similar遗传神经病变与责任压力麻痹(HNPP)可能解释这种疾病的多焦点的表现。支持这一理论,在有针对性的突变的小鼠模型PTEN在雪旺细胞,进步与焦hypermyelination周围神经病变,髓磷脂outfoldings,和“tomacula”形成报告,在HNPP病理结果显示出惊人的相似之处。6类似的临床表现与导电块快速进行性不对称的脱髓鞘病变和时间色散影响一个肢体,类似一个收购了炎性病变,病人被描述图三突变,另一种罕见的遗传性脱髓鞘相关原因超出正常水平的π-磷酸。17此外,transheterozygous PTEN突变黑腹果蝇已经发现有进步运动功能丧失,赤字攀升和飞行能力。18
描述了几种遗传形式的CMT异常髓组织病理学和tomacula形成(CMT4B, CMT4H, CMT4F CMT1B, HNPP)。1致病蛋白质含有磷酸肌醇绑定域名CMT2B / RAB7 CMT4B1 / MTMR2 CMT4B2 / SBF2 CMT4J /图,和CMT4H / FGD4,表明π(3)K异常信号是一种常见的最后通路脱髓鞘CMT (图2 e)。磷酸肌醇代谢产物的变化可以有许多可能的细胞效应干扰正常髓鞘维护和涉及的酶或其下游的目标是吸引人的治疗靶点。选择性抑制π(3)K是一种新型的抗癌疗法已经在临床试验中有利的毒性。19代谢组学同样的抑制剂的研究显示,血浆代谢物可以有用的生物标志物的存在剂量依赖的相关性对治疗的反应。20.
我们的蛋白质组学分析结果允许一些蛋白质的识别支持异常PTEN功能:增加LMCD1与肿瘤的转移有关8和ITA3参与促进细胞入侵。21此外,我们发现AK2增加,肿瘤细胞生长的负面调节器,9表明补偿效果,也许可以解释为什么广泛的屏幕没有检测恶性肿瘤过程在我们的病人。在相同的情况下,增加SBP1可能作为肿瘤抑制。10变更ITA3和同类表明整合素刺激下游PTEN的效果。22我们发现一些蛋白质,包括GPC1,已知由PTEN活动和与周围轴突髓鞘形成和指导。
我们的数据显示一些蛋白质的表达参与肿瘤发生变化或肿瘤抑制,支持的致病作用PTEN突变,这可能导致焦脱髓鞘运动神经病变与患者皮肤的错构瘤综合征。我们发现一个缺陷浓度对其二级PTEN的催化活性衬底,π(3,4)P2,这可能会导致多病灶的脱髓鞘运动神经病变PTEN突变和潜在的其他具有类似pathomechanisms cmt。
作者的贡献
博参与临床检查,数据收集、免疫印迹,起草的手稿。副总裁,J。O., and A.R. performed the proteomic studies. M.J., J.S.M., and J.D. were responsible for the genetic and cell culture experiments. H.G. performed the bioinformatics analysis. J.A.L.M. and G.S.G. performed clinical examinations of the patient and reviewed the manuscript. M.R.B. and R.G.W. performed the electrophysiologic studies. A.R., L.E.S., and J.O. performed the enzymatic studies. P.F.C. and H.L. participated in the genetic analysis and in critical review of the manuscript. A.R. and L.E.S. contributed to the drafting of the manuscript. R.H. is responsible for the experimental design, the clinical examination, and the drafting of the manuscript.
研究资金
相对湿度是一个威康信托基金会研究员(109915 / Z / 15 / Z)接收来自威康的支持线粒体研究中心(203105 / Z / 16 / Z),医学研究理事会(英国)(先生/ N025431/1)和欧洲研究委员会(309548)。上半叶收到资金从欧盟第七框架计划(fp7/2007 - 2013)根据授权协议。305444 (RD-Connect)和305121年(Neuromics),威康信托基金会的探路者计划(201064 / Z / 16 / Z)和牛顿的基金(英国/土耳其/ N027302/1先生)。P.F.C.是临床医学的威康信托基金会高级研究员(101876 / Z / 13 / Z)和英国NIHR高级调查员,他收到来自英国医学研究理事会的支持线粒体生物学单位(MC_UP_1501/2),英国医学研究理事会(英国)中心平移肌肉疾病(G0601943),欧盟FP7 TIRCON之下,美国国家卫生研究所(NIHR)基于生物医学研究中心的剑桥大学医院NHS信托基金会和剑桥大学。境获得金融支持Ministerium毛皮创新、科学和北威州的大幅减退des兰德斯,大幅减退Senatsverwaltung毛皮经济,技术和des兰德斯柏林和Bundesministerium毛皮陶冶和大幅减退。每个被威康信托基金会支持(105616 / Z / 14 / Z)和医学研究委员会(MRC / N010035/1)。
信息披露
作者报告没有披露相关的手稿。去首页Neurology.org/N为充分披露。
脚注
↵*这些作者的贡献同样这项工作。
去首页Neurology.org/N为充分披露。资金信息和披露认为作者相关的,如果有的话,年底提供这篇文章。
这篇文章加工费由威康信托基金会资助。
- 收到了2017年10月29日。
- 接受的最终形式2018年3月1日。
- 版权©2018年作者(年代)。发表的Wolters Kluwer健康,公司代表美国神经病学学会。首页
这是一个开放的分布式根据文章知识共享归属许可4.0 (CC),它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。
