Az autizmus spektrum rendellenességéhez kapcsolódó de novo mutációs hotspot, amelyet a

Tárgyak

Összegzés

Bevezetés

Itt meghatározzuk az ASD-vel kapcsolatos de novo mutációk nagy csoportját a Trio Rac1 aktivációs tartományában, a GEF1. A Trio GEF1 doménjében talált mutációs klaszterezés mértéke és ezen ASD-vel kapcsolatos de novo mutációk számítási szempontból előre jelzett hatása a Trio-Rac1 kölcsönhatásokra utal a Trio-Rac1 útvonal deregulációjának erős kapcsolatára az ASD-vel kapcsolatos patológiákban. Ezeknek a mutációknak a szisztematikus vizsgálata a Trio-9-ben olyan hipomorf és hipermorf mutációkat tár fel, amelyek drámai módon és kétirányúan befolyásolják a Trio működését, valamint a Trio glutamaterg neurotranszmisszióra gyakorolt hatását a hippocampus CA1 piramissejtjeiben. A TEA állatmodelljei a glutamaterg neurotranszmisszió kóros növekedését és csökkenését mutatják 17, 18, 19. Vizsgálatunk az ASD-hez kapcsolódó missense mutációkat fedezi fel egyetlen szinaptikus Rac1 aktiváló fehérjében, amely kétirányú változásokat idézhet elő a glutamaterg neurotranszmisszióban, és ezáltal a csökkent és túlzott Trio aktivitást, valamint az ebből következő szinaptikus diszfunkciót vonhatja maga után G-vel kapcsolatos betegségben.

Eredmények

TEA-val kapcsolatos mutációk a Trióban

Az ASD-vel kapcsolatos de novo mutációk a trióban. missense mutációk, hülyeség és másolat száma c trióban ASD-vel kapcsolatos rendellenességekben szenvedőknél. A különféle fehérje doméneket az N kifejezéssel kezdve jelezzük: Sec14 domén, Spectrin ismétlések, GEF1 domén (Dbl homológiai doménből (DH1) és Pleckstrin homológiai doménből (PH1) áll), Src 3. homc domén (SH3), és a GEF2 domén (egy Dbl (DH2) homológiai doménből és egy Pleckstrin (PH2) homológiai doménből áll). Minden mutációhoz megadják az egyén diagnózisát, valamint a trio aminosav szekvencia megváltoztatására vonatkozó információkat. Az NP_009049.2 aminosavmutációinak helyzete

Teljes méretű kép

A közelmúltbeli Exome Aggregation Consortium (ExAC) elemzése szerint 60 706 teljesen szekvenált emberi genom alapján a TRIO a 60 legkorlátozottabb emberi gén egyike, ami nagy funkcionális jelentőségre utal. A triónak kivételesen alacsony a nonszensz mutációk (z = 6,29) és a funkcióvesztés (LoF) értelmetlen mutációinak aránya (pLi = 1), míg a szinonim mutációk átlagos aránya (z = 0,19) 27. Még meglepőbb a GEF1/DH1 domén korlátozása. Nevezetesen, nem figyeltünk meg missense vagy funkcióvesztés (LoF) mutációkat a GEF1/DH1 doménben 9 937 24 kontroll genomban (1. táblázat és 2a. Ábra), ami jelzi az ASD-vel kapcsolatos mutációk erős gazdagodását ebben a régióban ( 2b. Ábra). Nem találtunk missense mutációkat sem a GEF1/DH1 tartományban az 1000 Genom 28 adatbázisában (Kiegészítő 1a. Ábra). Fontos, hogy az 1000 Genom adatbázisban felsorolt szinonim mutációk jelen voltak ebben a régióban (Kiegészítő 1b. Ábra). Ezek az adatok együttvéve az ASD-vel kapcsolatos de novo mutációk erőteljes gazdagodására utalnak Trio GEF1/DH1 régiójában.

Teljes méretű asztal

A kontroll és az ASD-vel kapcsolatos genomokban talált trio mutációk. nak nek A kontrollgenomokban talált trio-9 mutációk (De Rubeis és mtsai., 2014 24). A grafikon mutatja az ASD-vel kapcsolatos (piros sávok) és a kontroll (fekete sávok) mutációk számát, amelyek a Trio-9 minden tartományában megtalálhatók ASD-vel kapcsolatos rendellenességekben szenvedő egyénekben, illetve ASD-vel kapcsolatos rendellenességekkel nem rendelkező kontroll személyeknél. Az ASD-vel kapcsolatos Trio-mutáció dúsulását minden Trio-doménben kiszámítottuk, levonva a kontrollmutációk számát az egyes doménekben megfigyelt de novo ASD-vel kapcsolatos mutációk számából. Az átlátszó háromszögek szemléltetik az ASD-vel kapcsolatos mutációgazdagodás jelenlétét (piros), hiányát (fekete) és nagyságát az egyes tartományokban.

Teljes méretű kép

A Trio fehérje és a Trio-GEF1/DH1 domén mutációk fontosságának felmérése ASD-vel kapcsolatos rendellenességekben összehasonlítottuk a de novo mutációk várható számát a megfigyeltekkel. Samocha és mtsai által kifejlesztett mutációs modellt használjuk. 29. Samocha és mtsai eredményei. 1078 ASD-es és 151 értelmi fogyatékossági eseten alapultak, és ez a tanulmány az SCN2A-t és a SYNGAP-ot azonosítani tudta az ASD-vel kapcsolatos rendellenességekben. Jelen tanulmányban sokkal nagyobb eseteink száma (4890 az ASD-vel kapcsolatos rendellenességek esetén) és a TRIO-ban azonosított missense mutációk nagy száma (11 ASD eset, szemben az általános populációban ugyanannyi egyedre várt 1,07 esettel) ) drámai módon javult a statisztika, ami a TRIO és az ASD-szerű szindrómák rendkívül jelentős teljes genom-társulását eredményezte (P-értéke −8; 3. kiegészítő táblázat). Még erősebb összefüggést találtunk az ASD-vel kapcsolatos szindrómákkal a TR1 GEF1/DH1 aldomainjében, amelyek kölcsönhatásba léptek a Rac1-gyel (7 eset a 0,06 várható P -13 értékhez képest; 3. kiegészítő táblázat).

Az előrejelzések szerint a Trio ASD-mutációi megváltoztatják a Rac1-aktivációt

Az ASD-hez kapcsolódó DH1 mutációk várható hatása a Rac1 aktiválására. A GEF1 domént a teljes fehérje összefüggésében fentebb mutatjuk be, a GEF1 domént szaggatott piros négyzettel azonosítjuk. Az alábbiakban áttekintjük a Trio-GEF1 és a Rac1 komplex szerkezetét, a két interaktív fehérjét kék, illetve narancssárga rajzfilmként mutatjuk be (Protein Data Bank kód: 2NZ8). Az ASD-vel kapcsolatos betegség mutált aminosavmaradékai bíborszínű szénatomot tartalmazó gömbökként vannak feltüntetve. A megnövekedett inszerciók kölcsönhatást jelentenek a vad típusú és mutáns fehérjék aminosavmaradékai között. A vad típusú maradékokat bíborszínű szénatomokkal jelölik és oszlopos ábrázolással mutatják. A mutált aminosavakat zöld vagy sárga szénatomok mutatják. A hidrogénkötéseket/sóhidakat szaggatott vonalak jelzik. A GEF1-Rac1 kölcsönhatásokban résztvevő vízmolekulákat átlátszó vörös gömbök jelzik

Teljes méretű kép

Teljes méretű asztal

A Trio-9 I1329HLAL * expressziója gátolja a szinaptikus funkciót

Teljes méretű kép

40% az AMPAR-eEPSC amplitúdójában (4h, j. Ábra). A Trio-9 I1329HLAL * expresszió nem volt hatással az NMDAR-eEPSC amplitúdójára (4i., K. Ábra). Ez a fenotípus rendkívül hasonló volt az shRNS Trio-val megfigyelthez. A páros pulzus megkönnyítését (PPF) a Trio-9 I1329HLAL * posztszinaptikus expressziója sem módosította, jelezve, hogy ennek a mutánsnak az expressziója nem befolyásolta a preszinaptikus glutamát felszabadulást (4l. Ábra).