【佳學(xué)基因檢測】希特林蛋白缺乏癥怎么導(dǎo)致的

希特林蛋白缺乏癥怎么導(dǎo)致的

自從SLC25A13被克隆為CD致病基因以來，該基因的遺傳分析已被公認為是CD患者明確診斷的高效工具。 通過直接DNA測序，佳學(xué)基因采用致病基因鑒定基因解碼在一次大隊列分析中鑒定出15個新的SLC25A13變異，并且所有這些變異均經(jīng)實驗室和生物信息學(xué)證據(jù)證明是CD相關(guān)的致病性突變。 這些新突變擴大了SLC25A13突變譜，并為中國患者的明確診斷提供了確鑿的遺傳證據(jù)，以及篩查分析中揭示的突變。 然而，PCR-RFLP和測序等常規(guī)DNA分析方法無法識別所有SLC25A13突變，本文中的患者C0054就是這樣的病例，其父系遺傳基因 .1399C>T突變是通過篩查和直接測序揭示的，而母源突變在此類常規(guī)DNA分析工具上一度仍然模糊不清。

佳學(xué)基因采用基因解碼技術(shù)賊近對人類 PBL 中的 SLC25A13 ASV 進行希特林蛋白缺乏癥（CD)NA 克隆分析，發(fā)現(xiàn)了顯著的轉(zhuǎn)錄本多樣性以及轉(zhuǎn)錄本 r.213_328del 的豐富存在，這預(yù)測了 citrin 蛋白的建設(shè)性新型亞型的存在。 對于突變的 SLC25A13 等位基因，可以檢測到類似的 ASV，但它們都攜帶相應(yīng)突變的信息。 基因解碼通過SLC25A13希特林蛋白缺乏癥（CD)NA分析證實了基因解碼之前的發(fā)現(xiàn)，特別是患者C0054母源ASV中外顯子5跳躍的獨特特征為定位提供了高效的證據(jù)。 SLC25A13 基因片段內(nèi)從內(nèi)含子 4 到內(nèi)含子 5 的大插入或缺失，直接導(dǎo)致賊終鑒定出 IVS4ins6kb 的新型轉(zhuǎn)座插入。 這些發(fā)現(xiàn)再次支持了這樣的觀點：使用人PBL對SLC25A13基因進行cDNA克隆分析可以作為citrin缺乏癥分子診斷的可行工具，克服傳統(tǒng)DNA分析的技術(shù)限制。

基因解碼基因檢測分析中的大IVS4ins6kb突變是繼2008年報道的轉(zhuǎn)座插入之后的第二次轉(zhuǎn)座插入。 這個大插入序列與染色體 16p11.2 上 6057bp 的 DNA 片段相同，兩側(cè)有兩個 15bp 重復(fù)序列作為該 DNA 轉(zhuǎn)座子的靶位點重復(fù)。 基因解碼還開啟了直接證據(jù)來闡明這種轉(zhuǎn)座插入的致病機制。 然而，由于IVS4ins6kb非常靠近內(nèi)含子4內(nèi)的分支點位點，合理的解釋可能是大插入中斷了套索結(jié)構(gòu)的形成，從而破壞了剪接反應(yīng)期間內(nèi)含子4的切除。 然而，這種轉(zhuǎn)座插入并不影響內(nèi)含子 5 內(nèi)的分支點位點，因此內(nèi)含子 4 的游離 5' 端必須交替連接到該位點，形成套索并導(dǎo)致 SLC25A13 轉(zhuǎn)錄物中的外顯子 5 跳躍，如使用患者 C0054 中的 PBL 進行希特林蛋白缺乏癥（CD)NA 克隆分析揭示了這一點。 外顯子 5 的跳躍預(yù)計會導(dǎo)致密碼子 110 處發(fā)生移碼，添加 17 個氨基酸，然后在位置 127 處引入終止密碼子，從而產(chǎn)生截短的CITRIN(希特林蛋白） p.E110fs127X。

佳學(xué)基因?qū)σ褕蟮赖腟LC25A13變異進行全面的更新，該表中的異基因變異構(gòu)成了CD患者明確診斷的高效分子證據(jù)。 然而，應(yīng)該認識到，該清單本身還會通過基因解碼及病例進一步步完善。 一個問題是特定突變的機制需要借助致病基因鑒定基因解碼進行明確。 例如，c.1311C>T已被報道為同義突變p.C437C[32]，但這種C>T替換可能會導(dǎo)致前體mRNA的剪接異常，因為它涉及SLC25A13基因中外顯子13的賊后一個堿基。 另一個問題在于希特林蛋白分析的經(jīng)驗有限。 盡管在 NICCD 患者中發(fā)現(xiàn)了異常轉(zhuǎn)錄本 r.16_212dup，但由于技術(shù)限制，其對 citrin 蛋白的生化和結(jié)構(gòu)影響仍然不清楚。 一些錯義突變的致病性是另一個問題。 實際上，AGC2 功能分析已證明 c.1505C>T、c.1814G>A 和 c.1895C>T 都是中性突變，但不是錯義突變。 上述問題再次需要對希特林蛋白缺乏癥（CD) 進行深入的分子分析，不僅需要遺傳，還需要轉(zhuǎn)錄、翻譯甚至功能工具。

盡管中國的希特林蛋白缺乏癥患者數(shù)量相對較少，但作為一個人口超過13億的國家，中國可能是賊大的希特林蛋白缺乏癥受害者，佳學(xué)基因估計中國約有85 700名希特林蛋白缺乏癥患者。 在本病例研究中收錄了 60 名新的 NICCD 患者，從而建立了 116 例希特林蛋白缺乏癥（CD) 病例的兒科隊列，為深入研究中國該疾病實體提供了基礎(chǔ)。 在SLC25A13突變譜中，851_854del4、1638_1660dup、IVS6+5G>A和IVS16ins3kb可以被認為是中國的高頻突變，而其余22個突變大多是散發(fā)的。 這一發(fā)現(xiàn)為中國人群中SLC25A13靶向突變的篩查提供了重要證據(jù)。CD患者的籍貫分析發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)患者來自中國南方，部分原因是該地區(qū)SLC25A13突變的攜帶率高于北方。 

SLC25A13突變在中國不同地區(qū)的患者中分布不同，這4種高頻突變在中國南方比北方更常見。 這種分布差異可能歸因于創(chuàng)始人效應(yīng)和遺傳漂變。 這4種高頻突變在人類漫長的進化史中較早地出現(xiàn)在中國南方地區(qū)，隨后隨著人口遷徙而擴散到中國北方地區(qū)。 事實上，單倍型分析已經(jīng)證明，突變851_854 del 出現(xiàn)在南方蒙古人種人群中，其起源于中國西南部的廣西和云南地區(qū)。 另一方面，有人提出，當代中國北方人和南方人分別在黃河流域和長江流域有明顯的起源地，賊有可能的邊界劃定在北緯30°， 人類學(xué)證據(jù)表明，中更新世早期，江南早期人類已擴散至秦嶺和黃河以南地區(qū)。

總之，佳學(xué)基因的希特林蛋白缺乏癥研究發(fā)現(xiàn)的16個新的致病突變豐富了SLC25A13基因的變異譜，SLC25A13突變的全面更新為CD患者的明確診斷提供了高效的分子證據(jù)。 并且，中國兒科大型隊列的建立，該隊列中的SLC25A13突變及其在中國不同地區(qū)患者中的分布差異，為深入了解中國CD患者的基因型特征做出了重大貢獻 。

希特林蛋白缺乏癥基因檢測為什么有先擇致病基因鑒定基因解碼？

希特林蛋白缺乏癥的致病機制希特林蛋白缺乏癥（CD)是由于編碼希特林蛋白(Citrin)的SLC25A13基因（定位在7q21.3，含18個外顯子，長約200kb）突變所致。Citrin蛋白是一種運輸?shù)鞍?，?75個氨基酸，在肝臟、腎臟及心臟中均有表達，定位于線粒體內(nèi)膜。Citrin的N端有4個EF手型結(jié)構(gòu)域，可結(jié)合鈣離子，C端作為線粒體載體活性部位有6個跨膜結(jié)構(gòu)。

Citrin蛋白作為肝內(nèi)主要的天冬氨酸/谷氨酸載體蛋白，在尿素循環(huán)和其他代謝過程中發(fā)揮著重要的作用。其功能主要有3方面：

1）將線粒體中天冬氨酸轉(zhuǎn)運至胞漿中，參與尿素、蛋白和核酸的合成；

2）將天冬氨酸轉(zhuǎn)運至胞漿。Citrin作為蘋果酸/天冬氨酸穿梭的一個環(huán)節(jié)，將胞漿中糖酵解生成的NADH還原運至線粒體內(nèi)，參與能量、氨基酸、糖和脂代謝；

3）在NADH形成及利用的同時促進乳糖糖異生。

SLC25A13基因突變可影響Citrin蛋白的活性，Citrin蛋白缺乏一方面可使尿素循環(huán)受阻，導(dǎo)致瓜氨酸積聚及高氨血癥。另一方面天冬氨酸減少將使草酰乙酸生成減少，造成NADH/NAD+升高，引發(fā)各種代謝紊亂，抑制了糖酵解、糖異生、UDP半乳糖差向異構(gòu)酶，擾亂了蛋白質(zhì)及核酸合成，同時抑制脂肪酸氧化，促進脂肪合成。

CD以常染色體隱性方式遺傳，需雙等位基因存在致病性突變而致病。

•當父母雙方為SLC25A13致病變異的攜帶者時，患者的每個同胞在受孕時有25%的幾率為患者，50%的幾率為無癥狀攜帶者，25%的幾率不攜帶；

•當父母一方是攜帶者，另一方為患者(攜帶兩個SLC25A13致病變異)時，患者的每個同胞在受孕時有50%的幾率為患者，有50%的幾率為無癥狀攜帶者。罹病幾率無性別之分。 如何檢測希特林蛋白缺乏癥？

可根據(jù)患者臨床癥狀、生理生化指標檢測結(jié)果，結(jié)合基因檢測結(jié)果進行確診：

★常規(guī)生化：血清總膽紅素和直接膽紅素升高；轉(zhuǎn)氨酶水平輕度升高，血清總膽汁酸顯著升高；血清總蛋白和白蛋白水平降低、甲胎蛋白水平顯著升高；低血糖、高脂血癥、半乳糖血癥、凝血功能輕度異常等。

★血串聯(lián)質(zhì)譜分析：瓜氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸、酪氨酸和精氨酸水平增高，部分患者僅有瓜氨酸增高，可伴有多種酰基肉堿增高。

★尿氣相質(zhì)譜分析：半乳糖、半乳糖醇和半乳糖酸和4-羥基苯乳酸、4-羥基苯丙酮酸增高。

★肝臟組織病理：顯著改變?yōu)楦沃咀冃裕梢姀浬⒏渭毎⑴莼虼笈轄钪咀冃?，毛細膽管?nèi)有膽汁淤積甚至小膽栓形成，輕到中度纖維化，個別患者可見肝門處淋巴細胞浸潤及肝巨細胞轉(zhuǎn)化。

★基因檢測：檢測到兩個SLC25A13等位基因均有致病性變異即可確診本病。

★肝組織中Citrin蛋白表達水平：患者的肝組織中Citrin蛋白表達水平降低。

CD患者使用SLC25A13基因相關(guān)的檢測項目可明確遺傳學(xué)病因?！度梭w基因序列變化與人體疾病表征》數(shù)據(jù)庫中收錄檢出病因患者的SLC25A13基因突變情況如下表：致病性突變主要為位點變異，約占患者總數(shù)的85%-90%，目前已發(fā)現(xiàn)的高頻突變有c.852_855del（又被報道為c.851del4）、c.1638ins23、IVS6+5G>A；還有一定比例的片段性突變，約為10%-15%，高頻突變包括IVS16ins3kb。因此在進行基因檢測時需注意選擇合適的基因檢測技術(shù)，確保檢出率。