文摘
目的:评估协会ATP13A2基因突变患者早发性帕金森病(EOPD, < 50年)开始在华人人口。
方法:在771名调查对象中,我们研究了182 EOPD和家族性PD患者和589匹配控制从两个群汉族在台湾和新加坡。整个ATP13A2编码区和intron-exon边界测序71年渊源者和70名对照台湾/华人。额外的111指数在新加坡PD188金宝慱官网下载患者和589名对照后来筛选验证可能的突变被发现在第一组研究对象。
结果:AL746Thr,我们发现了一个新奇的错义变体在一个杂合的状态在三个病人(两个来自台湾,一个是来自新加坡)在EOPD (1.7%)。变体没有观察到589年种族匹配控制。这种变异的频率明显高于PD情况下比控制(p= 0.01,相对危险度4.3,95%可信区间1.9 - -4.3)。临床表型和18F-dopa宠物的形象ATP13A2Ala78Thr运营商在特发性帕金森病很相似。高度保守的磷酸化之间的变异位于地区和第五ATP13A2蛋白质的跨膜域。
结论:一种罕见的变异的ATP13A2与帕金森病的风险增加在亚洲的华人。还需要进一步的研究来阐明这个遗传风险因子的功能作用。
术语表:互补脱氧核糖核酸=互补DNA;EOPD=早发性帕金森病;呃=内质网;rt - pcr=逆转录酶聚合酶链反应;单核苷酸多态性=单核苷酸多态性。
帕金森病(PD)是一种复杂的神经退行性疾病与多因子的病因。突变的致病基因(SNCA,帕金,UCHL1,DJ-1,粉1,LRRK2已报告基因)与家族性与散发性帕金森病。1 - 6基于这些候选基因的分子功能PD,途径导致多巴胺神经元的死亡可能包括脂质和胞内运输囊泡(α-synuclein) ubiquitin-proteosome系统(帕金和UCHL1), MAPKKK信号通路体内基因LRRK2()和线粒体功能障碍和氧化应激(DJ1型、PINK1 parkin)。除了上述6 PD诱发基因,一种新的基因在染色体1 p36地区,ATP13A2/ PARK9,少年多系统相关神经退行性疾病(Kufor-Rakeb综合征)最近被发现有帕金森症的家庭结合一些典型特征包括痴呆和锥体变性。4、7、8ATP13A2编码一个大的1180氨基酸10-transmembrane蛋白质溶酶体p型atp酶,其功能尚未完全阐明。4最近的一项研究分析了巴西和意大利的年轻患者出现震颤麻痹的突变ATP13A2和一个巴西的小说纯合子患者ATP13A2突变(G405R)和其他两名EOPD患者的杂合突变(T12M和G533R)。9这些发现的临床异质性扩张ATP13A2突变和表明,筛选典型EOPD患者可能是有用的。之前我们已经进行了全面的分析在多个候选基因突变的患者群EOPD华人血统。10 - 12然而,大多数患者的主要遗传原因EOPD在我们的人口仍然不清楚。最近的识别LRRK2多态性作为风险因素在我们中国人口表明罕见的遗传变异可能在一些患者中发挥作用。13 - 15
解决当前有限的信息ATP13A2筛选,我们调查的突变的作用ATP13A2基因在EOPD或家族性帕金森病病人的华人血统。我们测序完成ATP13A2编码区71年一群华人EOPD或家族性PD患者和年龄/准确性控制。
方法
科目。
共有771名研究对象是包括在这项研究中,由182 PD患者(71从111年台湾和新加坡)和589名对照组没有证据表明PD(220从369年台湾和新加坡)。188金宝慱官网下载知情同意被研究对象和研究机构伦理委员会批准的委员会。在第一部分的研究中,完成测序的ATP13A2基因进行了71年渊源者招募从国立台湾大学医院和70年龄/性别/ ethnicity-matched控制。这些71年渊源者,44是零星EOPD患者(发病年龄小于50年),其余27个PD患者有家族史(至少一个其他影响第一——或者二级相对与帕金森症)。六是符合常染色体隐性遗传的帕金森症。所有的受试者从血缘家庭。突变帕金DJ-1 SCA2和SCA3基因家族性帕金森症患者先前被排除在外。三个杂合的零星EOPD患者运营商PINK1突变。12所有患者实现PD的诊断标准。16他们收到标准神经检查包括统一帕金森病评定量表,细微精神状态检查,神经影像学研究。17两个指数的患者ATP13A2基因突变也经历了一个完整的神经心理学评估和18F-6-fluorodopa (18F-dopa)扫描。18、19宠物过程是如前所述。19
为了进一步阐明小说替换的协会ATP13A2确定在两个指数患者筛查的第一部分,第二组的研究是在一个额外的111个独立的零星EOPD和家族性PD患者从新加坡的中国人口(81年EOPD和30家族PD),和589名对照(220从369年台湾和新加坡)。188金宝慱官网下载
遗传分析。
从静脉血中提取DNA进行了使用标准的协议。的29个外显子和intron-exon边界ATP13A2基因被放大使用PCR和测序TagMan ABI 3730(应用生物系统公司公司)。之前描述的引物序列和PCR条件,4、9除了外显子1的引物对如下:向前5′-CAGCACGCACAGTCCCTAAC-3′和反向5′-CCAGGACCCTCTTGCACAAG-3′通过使用51-57 35°C着陆协议/周期和添加10% DMSO溶液聚合酶链反应混合物。基本变异标记蛋白质翻译(Gen-Bank ATG开始的加入。NM_0220891)。对病人在他ATP13A2基因突变引起的,相对逆转录酶聚合酶链反应(rt - PCR)进行测量的基因表达ATP13A2。20.从新鲜的静脉血提取的总RNA的一个病人ATP13A2使用试剂盒试剂突变(表达载体Corp .)、卡尔斯巴德,CA),和互补DNA(互补)是由反转录(Sigma-Aldrich,奥克维尔、加拿大)。每个cDNA池的体积是调整给相同的信号强度指数期PCR GAPDH经过20周期。
在计算机建模。
从NCBI ATP13A2是蛋白质的序列数据库(加入基因库Q9NQ11)。通过使用一系列同源腺苷三磷酸酶作为模板,如钠/ potassium-transporting atp酶(3远程)和等离子体膜式atp酶(3 b8c)的三维结构模型ATP13A2 Ala746Thr建立了基于3远程的结构和3 b8c,身份为17%和36%的同源性。同源模型产生的序列比对使用DS /同源性(发现Studio 1.7、圣地亚哥Accelrys软件Inc .)。建模是进行一个海事局xSeries 306上英特尔奔腾4 3.0 G MHz处理器。
结果
人口数据为71年渊源者在如下:第一部分在出现症状平均年龄是43.4±12.2年(范围16 - 71年),和当前的年龄是54.3±13.2年(范围17 - 80年)。有42人,29名女性(男女比例1.45:1)。的第二部分研究涉及111指数PD患者,发病的平均年龄为44.6±10.7年,目前为54188金宝慱官网下载.8±10.4岁,62.8%都是男性。
我们确定了一个小说常见的错义替换,2236 g > A (Ala746Thr)外显子20日在一个杂合的状态在两个指数病人来自台湾;一个是患者零星EOPD (Y56)被发现携带一个杂合的PINK1突变(M341I)12和另一个晚发性家族性PD (F37) (图1一个)。这部小说变体随后确认了在另一个病人的零星EOPD 111指数从新加坡患者在第二部分的研究中,但没有观察到1178年总从589等位基因控制。188金宝慱官网下载变异的频率在EOPD和家族性帕金森病是1.7%(3 182名患者的EOPD有/没有家族病史)。变体没有观察到589年种族匹配控制样本。这种变异的频率明显高于PD情况下比控制(p= 0.01,相对危险度4.3,95%可信区间1.9 - -4.3)。索引的父亲病人F37显然是被诊断为帕金森病但cosegregation分析DNA样本在这个家庭并不可用。病人的临床表型ATP13A2Ala746Thr类似于特发性帕金森病(表上e 1首页®网站www.首页neurology.org)。头先生的形象F37是正常没有皮质萎缩和的证据18F-6-fluorodopa (18F-dopa) PET扫描显示下降18F-dopa吸收正确的内果皮,兼容左hemiparkinsonism (图2)。宠物发现类似模式中观察到典型的特发性帕金森病。
图1 TP13A2突变在我们三个帕金森病患者和不同物种之间的序列同源性
(一)色谱ATP13A2直接测序的基因组序列。突变的位置确定在本研究中。(B)守恒ATP13A2蛋白质残基突变的目标中确定病人。最接近的同系物ATP13A2 NTI蛋白质结合使用程序向量。基因库加入数量如下:NM_0713721。(atp酶类型13 a2,智人);XP_513188金宝慱官网下载111 (atp酶类型13 a2,黑猩猩);NP_083373.1 (atp酶类型13 a2,亩骶);和XP_001087655.1(类似于atp酶类型13 a2同种型2、解剖)。
图2头MRI和18F-dopa PET扫描以防F37 ATP13A2突变
(一)头部MRI显示没有明显的皮质萎缩。(B)18F-dopa PET扫描显示双边下降18F-dopa吸收,特别是左壳,这是兼容的临床症状。
还有两个小说杂合的其实沉默突变检测在另一个两个EOPD患者,包括外显子2 C42T(预测蛋白质的影响:Thr14Thr)以防Y87和C3087T外显子26(预测蛋白质的影响:Phe1029Phe)为。有很多单核苷酸多态性(snp)内含子没有明显干扰香料疗效预测(http://www.fruitfly.org),包括外显子1 IVS-50 C > T,外显子2静脉注射+ 24 G >,外显子3 IVS-5 C > T,外显子9静脉注射+ 26 C > T,外显子12静脉注射+ 9 C > T,外显子12静脉注射+ 66 G > A。除了intronic SNPs,有六其实变异,除了Ala746Thr,也观察到在这个研究。所有这些变量对应于单核苷酸多态性与小等位基因频率超过1%控制(表)。
通过使用相对rt - pcr分析,我们发现ATP13A2cDNA表达水平的情况下F37相似年龄/准确性控制主体(图3)。然而,Ala746Thr突变目标P-domain之间的高度保守的区域和M5域(图1 B和3)。虽然没有重大改变的蛋白质三级结构(图4),可能有生化改变的结果替换。
图3 Ala746Thr突变的病人F37 rt - pcr分析
19外显子,外显子20,外显子的研讨会ATP13A2患者的静脉血的互补脱氧核糖核酸是放大F37和年龄/准确性控制科目。
讨论
我们提供了一个评估ATP13A2基因在一系列相对较大的患者早期发病和家族性帕金森病在亚洲华人。在我们目前的研究中,我们确定了一个新颖的错义变体(Ala746Thr)在一个杂合的状态在两个病人从台湾和另一个独立EOPD病人来自新加坡。我们使用术语“变种”而不是“突变”来形容这部小说替换我们的病人。变异的频率为1.7% EOPD和家族性PD患者,这是相对低于6.5%的突变速率在巴西和意大利EOPD患者(从46 EOPD患者3例)。9相对较低的频率ATP13A2变体在我们中国民族结合观察Ala746Thr替换没有观察到在前面的欧洲研究表明一个民族的差异效应的候选基因。我们的研究可能低估了突变频率我们没有执行互补脱氧核糖核酸或基因剂量分析可以检测大型复制或删除。然而,迄今为止几乎没有证据表明这些常见,目前报道的突变ATP13A2都是点突变或小的重复,4、9可以检测到在我们的研究中使用的方法。
而成熟的神经退化的原始Kufor-Rakeb综合症有症状的家庭,4我们的杂合的患者Ala746Thr变异表现出温和的典型临床表现与PD,包括18F-dopa宠物的发现。然而,证明Ala746Thr致病性的一个杂合的状态并不容易。鉴于这种替代的结果没有被观察到在1178年种族匹配控制染色体,我们建议Ala746Thr可能不是一个常见的多态性。此外,这种变异的频率明显高于PD情况下比控制(p= 0.01),这意味着这种罕见的变异的ATP13A2与PD在亚洲人口的风险增加。
虽然Ala78Thr载体的信使rna表达水平是类似于年龄/准确性控制主题,生物信息学研究表明Ala746Thr在于ATP13A2蛋白质的胞质循环大,高度保守的磷酸化之间的地区和第五个跨膜域(M5) (图3)。有高比例的进化保守残基在大胞质循环M4、M5地区之间,这些残留的主要角色可能维持蛋白质的功能域的精确几何。因此我们建议Ala746Thr替换可能有一些潜在的不利影响蛋白质的生化性质通过改变其磷酸化或质子转移的能力。21虽然这仍然是投机,我们的研究结果值得进一步功能研究细胞或动物模型来阐明这种变体的致病性。
值得注意的是,病人Y56携带两个隐性基因的变化在单杂合的州(ATP13A2Ala746Thr和PINK1 M371I)。隐性基因的杂合突变的作用在帕金森症是一个有争议的问题。22是假设的杂合突变可能在帕金森症的发展门槛效应的可能机制haploinsufficiency占主导地位的负面影响或新获得的毒性作用。22 - 24探讨矿床的杂合突变的可能作用在病人Y56震颤麻痹,我们Y56病例的临床表型和F37相比(表e 1)。发病年龄较早通过14年的病人比F37 Y56和更多有害的疾病病人的过程Y56似乎意味着双重的杂合突变的可能累加效应ATP13A2和PINK1。不幸的是,我们没有机会执行患者Y56 PET扫描,所以我们宠物发现Y56和F37之间无法比较。之间的关系ATP13A2和PINK1在细胞死亡可能来自以下的观察。拉米雷斯等人报道,ATP13A2突变将mislocalize蛋白质从溶酶体到内质网(ER),这种蛋白质保留与合成呃呃压力提高过载的变幻虫的退化可能蛋白质积累。4因此,逻辑假设引起的异常蛋白质聚合的过程ATP13A2突变与线粒体功能障碍引起的杂合的相结合PINK1突变23可能有添加剂的帕金森症患者Y56二基因的影响。未来研究矿床甚至多基因的杂合突变细胞水平需要澄清是否有协同效应的杂合突变的退化。
承认
作者感谢所有参与本研究的病人和工作人员第二核心实验室,医学研究,国立台湾大学医院,在研究过程中提供技术支持。
脚注
*这些作者同样起到了推波助澜的作用。
支持的国立台湾大学医院(97 - n - 979),国家医学研究委员会和生物医学研究委员会、新加坡和Duke-NUS医学院毕业。
披露:作者报告没有披露。
2008年4月28日收到。2008年8月19日接受的最终形式。
