Treacher collins綜合征的基因?qū)W研究進展

田 蒙， 宋 歌， 胡金天

Treacher collins綜合征的基因?qū)W研究進展

田 蒙， 宋 歌， 胡金天

Treacher collins綜合征; 基因?qū)W; 研究進展

Treacher collins綜合征(treacher collins syndrome，TCS)又稱下頜面骨發(fā)育不全綜合征，是一種影響面部發(fā)育的常染色體顯性遺傳性疾病，在新生兒中的發(fā)生率約為1∶50 000，患者當(dāng)中約40%病例具有家族病史，而超過60%病例為無家族史散發(fā)的新生突變。1846年，該綜合征的首個臨床病例被報道。1900年，E Treacher Collins首次將本病描述為顴骨和下眼瞼缺損的綜合征。1949年，A Franceschetti和D Klein詳細描述了整個綜合征的全部特征。目前，國內(nèi)外學(xué)者針對Treacher collins綜合征進行了較為深入的遺傳學(xué)研究，已將致病基因TCOFl在染色體進行了定位，同時隨著研究的進展發(fā)現(xiàn)POLR1C和POLR1D這兩個基因也是TCS的致病基因?，F(xiàn)就Treacher collins綜合征的基因?qū)W研究進展作一綜述。

1 TCOF1基因

1983年，P Balestrazzi報道1例患有TCS的3歲女孩存在t(5;13)(q11;p11)平衡易位，并將本病基因定位于5號染色體上。1991年，MJ Dixon等對12個TCS家系進行了連鎖分析，提出TCS的基因位點與6 P21.31/16 P13.1l易位相關(guān)，并將TCOF1的基因進一步定位于染色體5q31～5q34區(qū)域。同年，EW Jabs等應(yīng)用遺傳放射雜交技術(shù)，將此基因定位區(qū)域縮小至5q31.2～5q32。1993年，MJ Dixon等使用遺傳連鎖分析和熒光原位雜交技術(shù)相結(jié)合的方法，再一次將TCOF1基因定位于5q32～5q33.1區(qū)段的一個更狹小的區(qū)域內(nèi)。1996年，TCS協(xié)作組首先發(fā)現(xiàn)了TCS患者TCOF1基因的5個致病突變位點。同年，Gladwin等［1］也發(fā)現(xiàn)了5處與TCS協(xié)作組報道不同的突變位點。1996年，Loftus等［2］利用完整的酵母人工染色體和此區(qū)域的部分連續(xù)克隆體為標(biāo)記物，建立了該基因相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄圖，并應(yīng)用cDNA末端快速擴增法和重組cDNA克隆技術(shù)，得到TCOF1基因完整的編碼序列。人TCOF1基因共由26個外顯子組成，各外顯子大小為49～565 bp。TCOF1基因編碼的蛋白質(zhì)產(chǎn)物為Treacle蛋白，目前Treacle蛋白的具體功能尚不清楚。此后，TCOF1基因外顯子突變檢測成為研究的熱點。Splendore等［3-4］發(fā)現(xiàn)，最常見的是外顯子24中5 bp的缺失突變，占17%，同時還發(fā)現(xiàn)外顯子10、15、16、23、24 突變占TCOF1突變的50%以上，從而認為上述外顯子為TCOF1基因的熱點突變。2004年，So等［5］發(fā)現(xiàn)了外顯子6A和16A，并建議修改TCOF1的基因結(jié)構(gòu)，希望加入外顯子6A?；谶@些發(fā)現(xiàn)，Splendore等［6］更新了TCOF1突變數(shù)據(jù)庫。目前為止發(fā)現(xiàn)的TCOF1突變類型包括錯義、無義、缺失、插入、剪切位點突變等，還包括DNA片段重排，大部分TCOF1突變是由缺失、插入、剪切位點突變、錯義突變導(dǎo)致的移碼突變，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)肽鏈合成提前終結(jié)。

近年來，對于TCOF1基因?qū)W的研究也有了一些新的發(fā)現(xiàn)。Macaya等［7］報道1例TCS患者不僅存在以往報道過的c.122C＞T突變，同時還存在一個新的同義突變c.3612A＞C，進行家系分析時發(fā)現(xiàn)，基因表型正常的數(shù)個家系成員和TCS成員的c.122C＞T基因突變有分離，c.3612A＞C突變僅存在于患者中。分析淋巴細胞中RNA發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物缺失外顯子22，這些研究結(jié)果表明患者是由于同義突變c.3612A＞C引起的TCOF1單倍劑量不足導(dǎo)致的，這項研究強調(diào)了臨床和血統(tǒng)評估在解釋已知的和新出現(xiàn)的序列改變的重要性。Kumar等［8］在研究一家系三代人中4例患有TCS時獨特地發(fā)現(xiàn)，1例患者同時存在3q2和5q3的缺失突變，而其余3例患者只有5q3的缺失。由于第1例患者同時存在3q2和5q3缺失，所以這并不能說明3q2的缺失是導(dǎo)致TCS的原因，故需要針對更多的患者進行詳細地基因分析來明確診斷。Marszalek-Kruk等［9］在研究一對患有TCS的同卵雙生姐妹時，發(fā)現(xiàn)了一個新的雜合插入突變c.484_668ins185 bp，她們的父親、兄弟、叔叔都沒有此種突變，這種插入突變引起了讀碼框架的轉(zhuǎn)變和在167 aa處翻譯提前終止。這個插入突變是目前發(fā)現(xiàn)最長的TCOF1插入突變，也是唯一一個發(fā)現(xiàn)在單卵雙胞胎姐妹中的插入突變。2012年，Beygo等［10］首次利用多重連接探針擴增技術(shù)報道了關(guān)于TCOF1基因單一外顯子缺失，這個缺失突變是目前在TCS患者中發(fā)現(xiàn)的最長的一個，長度達3.367 kb，整個外顯子3缺失，導(dǎo)致外顯子5終止密碼子前移，引起移碼突變，在RNA水平上分析這個外顯子的缺失，可能導(dǎo)致Treacle的單倍劑量不足。似乎這種長的缺失突變的發(fā)生率是很低的，精確的發(fā)生率需要更多的研究來提供;對于這種不存在TCOF1、POLR1D和POLR1C點突變的TCS患者，長的基因缺失應(yīng)該也作為TCS的診斷。同年，Bowman等［11］在研究182例 TCS患者時發(fā)現(xiàn)，基因重組在TCS患者中占有重要比例，這是第1篇關(guān)于基因重組導(dǎo)致TCS的報道，這個發(fā)現(xiàn)擴大了TCOF1的突變范圍譜，同時指出劑量分析應(yīng)該和序列分析一起來增加TCS患者的診斷敏感度。Zhang等［12］在研究中國的2例 TCS患者時，發(fā)現(xiàn)在TCOF1基因中存在一個新的雜合子突變 (c.4420C＞T)，這個突變存在于TCS患者中，而不存在于任何不受影響的家庭成員或200例無關(guān)的對照組中。從而得出結(jié)論，新發(fā)現(xiàn)的TCOF1 c.4420C＞T突變是導(dǎo)致中國患者TCS的一個病因。

2 POLR1C和POLR1D基因

2011年，Dauwerse等［13］利用全基因組掃描技術(shù)，在對1例TCOF1基因篩查陰性的患有Treacher Collins綜合征的3歲男孩進行檢查時發(fā)現(xiàn)，在常染色體13q12.2區(qū)域有一個156 kb缺失的新生突變，該突變導(dǎo)致POLR1D全基因和LNX2基因的第一外顯子缺失。隨后作者對具有典型TCS特征，但TCOF1基因篩查陰性的252例患者進行篩查時，發(fā)現(xiàn)了20個額外的POLR1C雜合突變，此外，還發(fā)現(xiàn)3例患有TCS的個體中存在POLR1C的2個等位基因突變，這些研究結(jié)果證實了2個額外的基因參與TCS的形成，即POLR1C和POLR1D基因也是TCS的致病基因，這些基因編碼核糖體RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ。近年來，Schaefer等［14］對2個無血緣關(guān)系的TCS家庭進行TCOF1、POLR1C、POLR1D測序。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，4個受影響的孩子存在相同的純合子突變POLR1D(c.163C＞G，p.Leu55 Val)。這是第1篇關(guān)于 POLR1D 突變導(dǎo)致TCS常染色體隱性遺傳的報道。其結(jié)果進一步說明了TCS的遺傳異質(zhì)性，同時強調(diào)了將臨床專業(yè)知識和遺傳分子鑒定相結(jié)合給予適當(dāng)?shù)幕蜻z傳咨詢的重要性。

3 其他

2011年，Cesaretti等［15］報道2例無鼻畸形且存在 TCS臨床表現(xiàn)的姐弟倆，不存在TCOF1、POLR1D和 POLR1C的基因突變，這并不能說明患者就不患有TCS，對此患者的進一步研究將有可能揭示與TCS及相關(guān)綜合征相關(guān)的新基因。在TCS的3個致病基因中，TCOF1相關(guān)的TCS占研究人群的71% ～93%［4，12］。Dauwerse 等［13］研究發(fā)現(xiàn)，在252 個TCOF1陰性的TCS患者中有22例患者存在POLR1C和POLR1D突變，即POLR1C和POLR1D突變的概率占TCOF1陰性患者的9%左右，小于全部TCS患者的2%，大于11%的患者仍找不到遺傳來源。近年來，很多學(xué)者從不同的角度對TCS進行相關(guān)研究，Gordon等［16］提出下頜骨發(fā)育不全合并小頭畸形，可以由染色體17q21的EFTUD2基因雜合突變引起，特別是下頜骨發(fā)育不全合并食管閉鎖的患者，最近歸因于包含EFTUD2基因在內(nèi)的17q21缺失或EFTUD2雜合突變導(dǎo)致。Kadakia等［17］選取1991-2013年的文章，利用遺傳學(xué)的最新文獻和TCS的病理生理學(xué)進行系統(tǒng)回顧，除了表明TCOF1、POLR1C和POLR1D是導(dǎo)致TCS的病因外，最近的資料顯示，p53雜合性可以預(yù)防TCS，p53和TCOF1半合子胚胎不影響核糖體功能，這暗示p53或p53下游在TCS發(fā)病機制中起一定的作用。這些發(fā)現(xiàn)，增加了一個新興的TCS關(guān)聯(lián)突變數(shù)據(jù)庫，這可以用來建立TCS診斷和進一步闡明其發(fā)病機制。一直存在假說，神經(jīng)嵴細胞的缺陷、遷移和分化異常，導(dǎo)致包括Treacher-Collins綜合征在內(nèi)的顱面畸形，然而，連接核糖體生物起源和NCC發(fā)展的基礎(chǔ)機制仍然知之甚少。針對于此，Zhao等［18］報道了一個新的斑馬魚點突變，并預(yù)測在斑馬魚wdr43基因中提前出現(xiàn)終止密碼子，其與酵母UTP5直接同源。此突變早期可引發(fā)神經(jīng)、眼、心和咽弓缺陷，后期限制NCC向顱面軟骨的發(fā)育。其研究證明了wdr43在核糖體生物合成中的作用，同時這種突變體缺陷是由一種p53依賴通路調(diào)節(jié)的。最后表明，各種各樣的核仁蛋白質(zhì)的正確定位，包括TCOF1也是依賴于WDR43的。其研究結(jié)果為Wdr43在發(fā)育、核糖體的生物合成以及核糖體誘導(dǎo)的包括TCS在內(nèi)的顱面表型的表達提供了新的角色見解。TCS是導(dǎo)致下頜面骨發(fā)育不全的主要原因，通常TCS患者不存在智力障礙，然而最近，在同時患有下頜面骨發(fā)育不全、小頭畸型、智力障礙和食管閉鎖的患者中發(fā)現(xiàn)了EFTUD2基因。Vincent等［19］報道了2例同時存在下頜面骨發(fā)育不全和智力障礙的TCS患者存在幾個大的基因缺失，其中包括TCOF1基因。并討論了其他基因，如CAMK2A或SLC6A7基因缺失與患者認知發(fā)展延遲的關(guān)聯(lián)性，其認為，遺傳性疾病中觀察到的2例患者將被視為是一個連續(xù)的基因缺失綜合征，同時受TCOF1基因和其他基因如CAMK2A缺失的綜合影響，最后建議對存在智力障礙的TCS患者的5P32缺失進行系統(tǒng)地調(diào)查研究。

綜上所述，目前為止對TCS的基因?qū)W研究取得了很大的進步，使我們對TCS的基因水平發(fā)病機制有了一定的認識，然而，有些問題還不是很清楚，如仍有大于11%的患者即不存在TCOF1突變，也不存在POLR1C和POLR1D突變，仍找不到具體的遺傳來源，因此，要完全了解TCS的發(fā)病機制，還需進一步地科學(xué)探索。

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100089 北京，兵器工業(yè)北京北方醫(yī)院外科(田 蒙);中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院整形外科醫(yī)院整形四科(章慶國，胡金天)

田 蒙(1986-)，女，山東臨沂人，碩士.

胡金天，100144，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院整形外科醫(yī)院 整形四科，電子信箱：hujintian@vip.163.com

10.3969/j.issn.1673-7040.2014.09.017

2014-04-23)