Un hotspot de mutație de novo legat de tulburarea spectrului autist descoperit în
Subiecte
rezumat
Introducere
Aici identificăm un grup mare de mutații legate de ASD de novo în domeniul de activare Rac1 al Trio, GEF1. Gradul de grupare mutațională pe care l-am găsit în domeniul GEF1 al Trio și impactul previzionat prin calcul al acestor mutații de novo legate de ASD asupra interacțiunilor Trio-Rac1 sugerează o asociere puternică de dereglare a căii Trio-Rac1 în patologiile legate de ASD. . Examinarea sistematică a acestor mutații în Trio-9 relevă atât mutații hipomorfe cât și hipermorfe care afectează dramatic și bidirecțional funcția Trio și influența Trio asupra neurotransmisiei glutamatergice în neuronii piramidali CA1 ai hipocampului. Modelele animale ale TEA arată creșteri și scăderi patologice ale neurotransmisiei glutamatergice 17, 18, 19. Studiul nostru a descoperit mutații sensibile legate de ASD într-o singură proteină sinaptică activatoare Rac1 care poate produce modificări bidirecționale în neurotransmisia glutamatergică și implică astfel o activitate Trio redusă și excesivă și disfuncția sinaptică rezultată în boala asociată cu G.
Rezultate
Mutații legate de ASD în Trio
Mutații de novo legate de ASD în Trio. mutații fără sens, prostii și numărul copiei c în Trio la indivizi cu tulburări legate de TSA. Sunt indicate diferitele domenii proteice, începând cu termenul N: domeniu Sec14, repetări Spectrin, domeniu GEF1 (compus dintr-un domeniu de omologie Dbl (DH1) și un domeniu de omologie Pleckstrin (PH1)), domeniul homc 3 al Src (SH3), și domeniul GEF2 (compus dintr-un domeniu de omologie Dbl (DH2) și un domeniu de omologie Pleckstrin (PH2)). Pentru fiecare mutație, diagnosticul individului este furnizat împreună cu informații despre modificarea secvenței de aminoacizi Trio. Poziția mutațiilor aminoacizilor NP_009049.2
Imagine la dimensiune completă
Conform analizei recente Exome Aggregation Consortium (ExAC), bazată pe 60.706 genomuri umane complet secvențiate, TRIO este una dintre cele 60 de gene umane cele mai restrânse, sugerând o mare importanță funcțională. Trio are o rată excepțional de scăzută de mutații fără sens (z = 6,29) și mutații fără sens de pierdere a funcției (LoF) (pLi = 1), în timp ce are o rată medie de mutații sinonime (z = 0,19) 27. Și mai surprinzător este restricția din domeniul GEF1/DH1. În mod special, nu am observat mutații fără sens sau pierdere de funcție (LoF) în domeniul GEF1/DH1 în 9.937 24 de genomi martor (Tabelul 1 și Fig. 2a), indicând o îmbogățire puternică pentru mutațiile legate de ASD în această regiune ( Fig. 2b). De asemenea, nu am găsit mutații fără sens în domeniul GEF1/DH1 în baza de date a 1000 genomi 28 (Fig. 1a suplimentară). Foarte important, mutațiile sinonime enumerate în baza de date 1000 Genomi au fost prezente în această regiune (Fig. Suplimentară 1b). Luate împreună, aceste date indică o îmbogățire puternică a mutațiilor de novo asociate cu ASD în regiunea GEF1/DH1 a Trio.
Masă completă
Trio mutații găsite în controlul și genomurile legate de ASD. la Mutații Trio-9 găsite în genomii martor (de la De Rubeis și colab., 2014 24). Graficul arată numărul de mutații legate de ASD (bare roșii) și de control (bare negre) găsite în fiecare domeniu al Trio-9 la indivizii cu tulburări legate de ASD și, respectiv, indivizi de control fără tulburări legate de ASD. Îmbogățirea mutației Trio asociate cu ASD în fiecare domeniu Trio a fost calculată prin scăderea numărului de mutații martor din numărul de mutații legate de ASD de novo observate în fiecare domeniu. Triunghiurile transparente ilustrează prezența (roșu), absența (negru) și amploarea îmbogățirii mutației legate de ASD în fiecare domeniu.
Imagine la dimensiune completă
Pentru a evalua importanța proteinelor Trio și a mutațiilor domeniului Trio-GEF1/DH1 în tulburările legate de ASD, am comparat numărul așteptat de mutații de novo cu cel observat. Folosim modelul mutațional dezvoltat de Samocha și colab. 29. Rezultatele lui Samocha și colab. s-au bazat pe 1078 de cazuri de TSA și 151 de cazuri de dizabilități intelectuale, iar acest studiu a reușit să identifice SCN2A și SYNGAP ca fiind semnificative în tulburările legate de TSA. În studiul de față, numărul nostru mult mai mare de cazuri (4890 pentru tulburări asociate cu ASD) și numărul mare de mutații de sens identificat în TRIO (11 cazuri de ASD, comparativ cu 1,07 cazuri așteptate pentru același număr de indivizi din populația generală ) a îmbunătățit dramatic statisticile, conducând la o asociere extrem de semnificativă a genomului întreg al TRIO cu sindroame asemănătoare ASD (valoarea P de -8; Tabelul suplimentar 3). Am găsit o asociere și mai puternică cu sindroamele legate de ASD pentru subdomeniul GEF1/DH1 al TR1 care interacționează cu Rac1 (7 cazuri comparativ cu 0,06 așteptate, valoarea P -13; Tabelul suplimentar 3).
Se prevede că mutațiile ASD din Trio modifică activarea Rac1
Efectele prezise ale mutațiilor DH1 legate de ASD asupra activării Rac1. Domeniul GEF1 în contextul întregii proteine este prezentat mai sus, cu domeniul GEF1 identificat printr-un pătrat roșu punctat. Mai jos este o prezentare generală a structurii complexului Trio-GEF1 și Rac1, cu cele două proteine interactive prezentate ca desene animate albastre și respectiv portocalii (codul Protein Data Bank cod 2NZ8). Reziduurile de aminoacizi mutați în boala asociată cu ASD sunt prezentate ca sfere cu atomi de carbon magenta. Inserțiile mărite reprezintă interacțiuni între reziduurile de aminoacizi în proteinele de tip sălbatic și mutante. Reziduurile de tip sălbatic sunt etichetate și prezentate în reprezentare în bare, cu atomi de carbon de culoare magenta. Aminoacizii mutați sunt prezentați cu atomi de carbon verzi sau galbeni. Legăturile de hidrogen/punțile de sare sunt prezentate ca linii punctate. Moleculele de apă implicate în interacțiunile GEF1-Rac1 sunt indicate de sfere roșii transparente
Imagine la dimensiune completă
Masă completă
Expresia Trio-9 I1329HLAL * inhibă funcția sinaptică
Imagine la dimensiune completă
40% în amplitudinea AMPAR-eEPSC (Fig. 4h, j). Expresia Trio-9 I1329HLAL * nu a avut niciun efect asupra amplitudinii NMDAR-eEPSC (Fig. 4i, k). Acest fenotip a fost remarcabil de similar cu cel observat cu shRNA Trio. Facilitarea pulsului asociat (PPF) nu a fost modificată nici prin expresia postsinaptică a Trio-9 I1329HLAL *, indicând faptul că expresia acestui mutant nu a afectat eliberarea presinaptică de glutamat (Fig. 4l).