تولید یک پروتئین ناقص و بیماری کم خونی دیاموند بلاک فان در اثر یک جهش جدید بی معنی در ژنRPS19

الموضوعات : فصلنامه زیست شناسی جانوری

جواد رودگرصفاری ¹ , محمدمهدی فرقانی فرد ² , وجیهه زرین پور ³

1 - گروه زیست شناسی، واحد دامغان، دانشگاه آزاد اسلامی، دامغان، ایران
2 - گروه زیست شناسی، واحد دامغان، دانشگاه آزاد اسلامی، دامغان، ایران
3 - گروه زیست شناسی، واحد دامغان، دانشگاه آزاد اسلامی، دامغان، ایران

تاريخ الإرسال : 18 الأربعاء , صفر, 1444 تاريخ التأكيد : 15 الأحد , جمادى الثانية, 1444 تاريخ الإصدار : 07 الأربعاء , صفر, 1445

الکلمات المفتاحية: توالی‌یابی کل اگزوم, کم خونی دیاموند بلک فان, RPS19,

ملخص المقالة :

کم خونی مادرزادی هیپوپلاستیک یا کم خونی دیاموند - بلک فان (DBA) معمولا در سال اول زندگی رخ می دهد و بیماران مبتلا به DBA اکثرا تا سن شش سالگی زنده می مانند. به ازای هر یک میلیون تولد زنده پنج تا هفت نوزاد با این بیماری درگیر می شوند. در 85-80 درصد موارد، این اختلال ناشی از جهش ژن پروتئین ریبوزومی و در حدود 25 درصد این موارد، ژن RPS19 علت این عارضه است. نقص این ژن می تواند تعادل سلول های خونی را مختل سازد که به صورت کم خونی نرموسیتیک، کم خونی شدید و تغییر ماکروسیتیکی، همراه با کاهش رتیکولوسیت ها در مغز استخوان ظاهر می شود. بیماران به مصرف کورتیکواستروئیدها در طولانی مدت نیاز دارند. توالی یابی کل اگزوم نمونه خون بیمار مبتلا به DBA انجام گرفت. جهش بیماری زا در بیمار، خانواده وی و 30 نفر بررسی شد. ساختار سه بعدی پروتئین با استفاده از مدل سازی همسانی و برهمکنش پروتئین جهش یافته با پروتئین های دیگر در زیرواحد 40S ریبوزومی مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایش خون محیطی یک جهش را روی اگزون 3 ژن PRS19 (H42fs c.126-127 ins TA NM-00102) و ناحیه کروموزومی 19q13.2 نشان داد. این جهش به صورت اتوزومال غالب بود که طی آن آمینواسید شماره 42 هیستیدین به کدون توقف تبدیل شده و یک پروتئین کوتاه شده تولید شد. رفتار این پروتئین با ژن PRS18 در حالت های سالم و جهش یافته نشان می دهد که وقتی جهش در PRS19 روی می دهد، آمینواسیدهای Leu45، Ala46، Pro47، Tyr48، Asp49، Glu50 و Trp52 که باقیمانده های مهم متصل شونده به RPS18 هستند، دیگر در این پروتئین وجود ندارند. ازاین رو، اتصال RPS19 کوتاه شده به RPS18 به طور قابل توجهی کاهش می یابد. اگرچه به نظر می رسد که وجود این باقیمانده ها ممکن است مانع از برهمکنش RPS19 با RPS16 در حالت جهش یافته نشود، این احتمال وجود دارد که پروتئین جهش یافته آرایش فضایی پروتئین های دیگر را مختل سازد و بر برهمکنش های آن ها تأثیر بگذارد.

المصادر:

1. Assenov Y., Ramírez F., Schelhorn S.E., Lengauer T., Albrecht M. 2008. Computing topological parameters of biological networks. Bioinformatics, 24(2):282-284.


2. Boria I., Garelli E., Gazda H.T., Aspesi A., Quarello P., Pavesi E., Ferrante D., Meerpohl J.J., Kartal M., Da Costa L., Proust A., Leblanc T., Simansour M., Dahl N., Fröjmark A.S., Pospisilova D., Cmejla R., Beggs A.H., Sheen M.R., Landowski M., Buros C.M., Clinton C.M., Dobson L.J., Vlachos A., Atsidaftos E., Lipton J.M., Ellis S.R., Ramenghi U., Dianzani I. 2010. The ribosomal basis of Diamond‐Blackfan Anemia: mutation and database update. Human Mutation, 31(12): 1269-1279.


3. Del Orbe Barreto R., rrizabalaga B., De la Hoz A.B., García-Orad Á., Tejada M.I., Garcia-Ruiz J.C., Fidalgo T., Bento C., Manco L., Ribeiro M.L. 2016. Detection of new pathogenic mutations in patients with congenital haemolytic anaemia using next‐generation sequencing. Internatonal Journal of Laboratory Hematology, 38(6): 629-638.


4. DeLano W.L. 2002. The PyMOL molecular graphics system. Delano Scientific, San Carlos.


5. Gazda H., Lipton J.M., Willig T.N., Ball S., Niemeyer C.M., Tchernia G., Mohandas N., Daly M.J., Ploszynska A., Orfali K.A., Vlachos A., Glader B.E., Rokicka-Milewska R., Ohara A., Baker D., Pospisilova D., Webber A., Viskochil D.H., Nathan D.G., Beggs A.H., Sieff C.A. 2001. Evidence for linkage of familial Diamond-Blackfan anemia to chromosome 8p23. 3-p22 and for non-19q non-8p disease. Blood, 97(7): 2145-2150.


6. Gazda H.T., Sieff CA. 2006. Recent insights into the pathogenesis of diamond–Blackfan anaemia. British Journal of Haematology, 135(2): 149-157.


7. Gerrard G., Valgañón M., Foong H.E., Kasperaviciute D., Iskander D., Game L., Müller M., Aitman T.J., Roberts I., de la Fuente J., Foroni L., Karadimitris A. 2013.Target enrichment and high‐throughput sequencing of 80 ribosomal protein genes to identify mutations associated with Diamond‐Blackfan anaemia. British Journal of Haematology, 162(4): 530-536.


8. Hahn C.N., Chong C.E., Carmichael C.L., Wilkins E.J., Brautigan P.J., Li X.C., Babic M., Lin M., Carmagnac A., Lee Y.K., Kok C.H., Gagliardi L., Friend K.L., Ekert P.G., Butcher C.M., Brown A.L., Lewis I.D., To L.B., Timms A.E., Storek J., Moore S., Altree M., Escher R., Bardy P.G., Suthers G.K., D'Andrea R.J., Horwitz M.S., Scott H.S. 2011. Heritable GATA2 mutations associated with familial myelodysplastic syndrome and acute myeloid leukemia. Nature Genetics, 43(10): 1012.


9. Heo L., Park H., Seok C. 2013., GalaxyRefine: Protein structure refinement driven by side-chain repacking. Nucleic Acids Research, 41(W1): 384-388.


10. Khurana M.., Edwards D., Rescorla F., Miller C., He Y., Sierra Potchanant E., Nalepa G. 2018. Whole-exome sequencing enables correct diagnosis and surgical management of rare inherited childhood anemia. Cold Spring Harbor Molecular Case Studies, 4(5): a003152.


11. Laskowski R.A., MacArthur W., Moss D.S., Thornton J.M. 1993. PROCHECK: a program to check the stereochemical quality of protein structures. International Journal of Applied Crystallography, 26(2): 283-291.


12. Laskowski R.A., Swindells M.B. 2011. LigPlot+: multiple ligand–protein interaction diagrams for drug discovery. ACS Publications.


13. Lipton J.M., Ellis S.R. 2009. Diamond-Blackfan anemia: diagnosis, treatment, and molecular pathogenesis. Hematology/Oncology Clinics of North America, 23(2): 261-282.


14. Li H., Lodish H.F., Sieff C.A. 2018. Critical issues in Diamond-Blackfan anemia and prospects for novel treatment. Hematology/Oncology Clinics of North America, 32(4): 701-712.


15. Liu X., Jian X., Boerwinkle E.J. 2013. dbNSFP v2.0: a database of human non‐synonymous SNVs and their functional predictions and annotations. Human Mutation, 34(9): E2393-E2402.


16. Miller S.A., Dykes D.D., Polesky H.F. 1988. A simple salting out procedure for extracting DNA from human nucleated cells. Nucleic Acids Research, 16(3):1215.


17. Orrù, S., Aspesi A., Armiraglio M., Caterino M., Loreni F., Ruoppolo M., Santoro C., Dianzani I. 2007. Analysis of the ribosomal protein S19 interactome. Molecular and cellular Proteomics, 6(3): 382-393.


18. Proust A., Da Costa L., Rince P., Landois A., Tamary H., Zaizov R., Tchernia G., Delaunay J., 2003. Ten novel Diamond-Blackfan anemia mutations and three polymorphisms within the rps19 gene. The Hematology Journal, 4(2): 132-136.


19. Quarello P., Garelli E., Carando A., Brusco A., Calabrese R., Dufour C., Longoni D., Misuraca A., Vinti L., Aspesi A., Biondini L., Loreni F., Dianzani I., Ramenghi U. 2010. Diamond-Blackfan anemia: genotype-phenotype correlations in Italian patients with RPL5 and RPL11 mutations. Haematologica, 95(2): 206.


20. Rogers B.B., Bloom S.L., Buchanan G.R. 1997. Autosomal dominantly inherited Diamond-Blackfan anemia resulting in nonimmune hydrops. Obstetrics and Gynecology, 89(5): 805-807.


21. Roy V., Pérez W.S., Eapen M., Marsh J.C., Pasquini M., Pasquini R., Mustafa M.M., Bredeson C.N. 2005. Bone marrow transplantation for diamond-blackfan anemia. Biology of Blood Marrow and Transplantation, 11(8): 600-608.


22. Saladi S., Chattopadhyay T., Adiotomre P.J. 2004. Nomimmune hydrops fetalis due to Diamond-Blackfan anemia. Indian Pediatrics, 41(2): 187-188.


23. Sankaran V.G., Ghazvinian R., Do R., Thiru P., Vergilio J.A., Beggs A.H., Sieff C.A., Orkin S.H., Nathan D.G., Lander E.S., Gazda H.T. 2012. Exome sequencing identifies GATA1 mutations resulting in Diamond-Blackfan anemia. The Journal of Clinical Investigation, 122(7): 2439-2443.


24. Soranzo N., Spector T.D., Mangino M., Kühnel B., Rendon A., Teumer A., Willenborg C., Wright B., Chen L., Li M., Salo P., Voight B.F., Burns P., Laskowski R.A., Xue Y., Menzel S., Altshuler D., Bradley J.R., Bumpstead S., Burnett M.S., Devaney J., Döring A., Elosua R., Epstein S.E., Erber W., Falchi M., Garner S.F., Ghori M.J., Goodall A.H., Gwilliam R., Hakonarson H.H., Hall A.S., Hammond N., Hengstenberg C., Illig T., König I.R., Knouff C.W., McPherson R.., Melander O., Mooser V., Nauck M., Nieminen M.S., O'Donnell C.J., Peltonen L., Potter S.C., Prokisch H., Rader D.J., Rice C.M., Roberts R., Salomaa V., Sambrook J., Schreiber S., Schunkert H., Schwartz S.M., Serbanovic-Canic J., Sinisalo J., Siscovick D.S., Stark K., Surakka I, Stephens J, Thompson JR, Völker U., Völzke H, Watkins NA, Wells GA, Wichmann H.E., Van Heel D.A., Tyler-Smith C., Thein S.L., Kathiresan S., Perola M., Reilly M.P., Stewart A.F., Erdmann J., Samani N.J., Meisinger C., Greinacher A., Deloukas P., Ouwehand W.H., Gieger C.l., 2009. A genome-wide meta-analysis identifies 22 loci associated with eight hematological parameters in the HaemGen consortium. Nature Genetics, 41(11): 1182-1190.


25. Szklarczyk D., Gable A.L., Lyon D., Junge A., Wyder S., Huerta-Cepas J., Simonovic M., Doncheva N.T., Morris J.H., Bork P., Jensen L.J. 2019. Mering CV.STRING v11: protein–protein association networks with increased coverage, supporting functional discovery in genome-wide experimental datasets. Nucleic Acids Research, 47(D1): D607-D613.


26. van Dooijeweert B., van Ommen C.H., Smiers F.J., Tamminga R.Y.J., Te Loo M.W., Donker A.E., Peters M., Granzen B., Gille H.J.J.P., Bierings M.B., MacInnes A.W., Bartels M. 2018. Pediatric Diamond‐Blackfan anemia in the Netherlands: An overview of clinical characteristics and underlying molecular defects. European Journa of Haematology, 100(2): 163-170.


27. Vilboux T., Lev A., Malicdan M.C., Simon A.J., Järvinen P., Racek T., Puchalka J., Sood R., Carrington B., Bishop K., Mullikin J., Huizing M., Garty B.Z., Eyal E., Wolach B., Gavrieli R., Toren A., Soudack M., Atawneh O.M., Babushkin T., Schiby G., Cullinane A., Avivi C., Polak-Charcon S., Barshack I., Amariglio N., Rechavi G., van der Werff ten Bosch J., Anikster Y., Klein C., Gahl W.A., Somech R. 2013. A congenital neutrophil defect syndrome associated with mutations in VPS45. The New England Journal of Medicine, 369(1):54-65.


28. Vlachos A., Rosenberg P.S., Atsidaftos E., Alter B.P., Lipton J.M. 2012. Incidence of neoplasia in Diamond Blackfan anemia: a report from the Diamond Blackfan Anemia Registry. Blood, 119(16): 3815-3819.


29. Walne A.J., Dokal A, Plagnol V, Beswick R., Kirwan M., de la Fuente J., Vulliamy T., Dokal I., Dokal A., Plagnol V., Beswick R., Kirwan M., de la Fuente J., Vulliamy T., Dokal I. 2012. Exome sequencing identifies MPL as a causative gene in familial aplastic anemia. Haematologica, 97(4): 524-528.