PATIENTS WITH TREACHER COLLINS SYNDROME
11 Katedra Genetyki i Ogólnej Hodowli Zwierząt, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
Department of Genetics and Animal Breeding, Wrocław University of Environmental and Life Sciences
2 Szpital Chirurgii Plastycznej, Uniwersytet Medyczny we Wrocławiu Plastic Surgery Hospital, Wrocław Medical University
3 Katedra Genetyki,Uniwersytet Medyczny we Wrocławiu Department of Genetics, Wrocław Medical University
Zespół Treachera Collinsa (TCS) jest wywołany przez około 150 różnych mutacji. W tej pracy zajęto się poszukiwaniem dwóch mutacji: c.106C>T w eksonie 1, powodującej efekt w białku Q36X, c.3121C>T w eksonie 20, powodującej efekt w białku Q1041X oraz jednego polimorfi-zmu: c.1552 G>A w eksonie 11, efekt w białku V518I. Badaniem objęto grupę 20 osób, u których stwierdzono TCS oraz u 100 osób zdrowych stanowiących grupę kontrolną. Do analizy użyto DNA wyizolowane z limfocytów krwi obwodowej metodą wysalania. Do badań wykorzystano metodę PCR, która posłużyła do powielania fragmentów DNA, rozdział elektroforetyczny, RFLP oraz se-kwencjonowanie. Po przeprowadzeniu analiz stwierdza się brak poszukiwanych mutacji w genie
TCOF1 u 20 osób chorych i 100 osób zdrowych. Świadczyć to może o tym, że zespół TCS w
bada-nej grupie osób wywołany jest przez inne mutacje.
SŁOWA KLUCZOWE: zespół Treachera Collinsa, mutacje, polimorfizm
Do cytowania – For citation: Wierzbicka B., Marszałek-Kruk B., Wójcicki P., Śmigiel R., Kosowska
B., Moska M., Strzała T., 2009.Mutacje eksonu 1, 11 oraz 20 genu TCOF1 u chorych z zespołem
56 Barbara Wierzbicka i wsp.
WSTĘP
Zespół Treachera Collinsa jest wrodzoną, złożoną deformacją czaszkowo-twarzową (So i wsp. 2004, Horiuchi i wsp. 2005). W 60% zachorowań na TCS przyczyną są muta-cje de novo, w 40% są to przypadki dziedziczenia od rodziców (Splendore i wsp. 2000, Teber i wsp. 2004). Zespół Treachera Collinsa pojawia się z frekwencją 1 na 50 tysięcy żywych urodzeń (Shoo i wsp. 2004, So i wsp. 2004]. Jako pierwszy objawy zespołu Treachera Collinsa opisał Thomson w 1846 roku. Bardziej szczegółowy opis TCS podał Berry w 1889 roku. Na podstawie analizy dwóch przypadków zespół objawów choro-bowych został opisany przez Treachera Collinsa (1900 r.). Najdokładniej TCS opisali Franceschetti, Zwahlen oraz Klein (1949 r.) (Horiuchi i wsp. 2005).
Zespół Treachera Collinsa jest wywołany nieprawidłowym uformowaniem się łuków gardłowych, pierwszego oraz drugiego (Su i wsp. 2006). Odpowiadają za to mutacje genu TCOF1 sklonowanego w 1996 roku (Splendore i wsp. 2005). Z łuków I oraz II w 5–8 tygodniu rozwoju embrionalnego wykształcają się zasadnicze elementy twarzy: kości, mięśnie, nerwy, chrząstki oraz więzadła (Wise i wsp. 1997, Splendore i wsp. 2002b, Su i wsp. 2006]. Zespół Treachera Collinsa charakteryzuje się tym, że deformacje występują obustronnie i symetrycznie (Edwards i wsp. 1997, Jones i wsp. 1999, Andrade i wsp. 2006). O wyglądzie chorych decydują zniekształcenia czaszki. Pacjenci mają wypukły profil twarzy (Madhan i Nayar 2006]. Typowe deformacje zespołu Treachera Collinsa to: antymongoidalne ustawienie powiek, niedorozwój kości jarzmowej oraz żuchwy, nie-dorozwój małżowin usznych, rozszczep powiek górnych z brakiem rzęs lub ich prze-mieszczeniem, niedorozwój ucha środkowego, atresja przewodu słuchowego zewnętrz-nego, rozszczep podniebienia oraz owłosienie w okolicach uszu. Duże nieprawidłowości w budowie żuchwy i szczęki u chorych mogą prowadzić do zapadania języka oraz zabu-rzeń oddechowych, które mogą zagrażać życiu. Często obserwowany jest zgryz otwarty (Wójcicki i Marszałek-Kruk 2005, Marszałek-Kruk i wsp. 2006). Zarastanie przewodów słuchowych, niedorozwój kosteczek słuchowych lub ich zrośnięcie powodują częściową albo całkowitą głuchotę (Marszałek i wsp. 2002, Ellis i wsp. 2002, Splendore i wsp. 2005, Madhan i Nayar 2006).
Istnieje wiele innych zespołów wrodzonych dotyczących zniekształceń twarzy. Są to takie zespoły jak zespół Goldenhar, Nager czy zespół Miller. Łatwo je odróżnić od zespołu Treachera Collinsa, gdyż ważną cechą TCS jest obustronnie i symetrycznie wy-stępowanie deformacji (Andrade i wsp. 2006). Ponadto TCS to przede wszystkim znie-kształcenia twarzoczaszki, zaś wymienione wyżej zespoły dotyczą nie tylko twarzy, ale także innych części ciała (Splendore i wsp. 2002).
Chorzy wymagają leczenia chirurgicznego oraz wielospecjalistycznego. Leczenie należy rozpocząć jak najwcześniej. Trwa ono od pierwszego roku życia do ukończenia wzrostu. Mimo licznych operacji wygląd pacjenta nie jest doskonały, odbiega od normy (Edwards i wsp. 1997, So i wsp. 2004).
W literaturze opisano dwa modele zwierzęce choroby: mysi oraz psi. Wykazano, że mysi Tcof1 jest podobny do ludzkiego genu TCOF1 w 61,5% w sekwencji białka, w 74,3% w sekwencji nukleotydowej. Białko mysie jest mniejsze od ludzkiego o 109 aminokwasów (Winokur i Shiang 1998). Podobieństwo sekwencji białka psiego do ludz-kiego wynosi 71%, podobieństwo sekwencji nukleotydowej genu psiego do ludzludz-kiego wynosi 80% (Haworth i wsp., 2001). U myszy Tcof1 jest zlokalizowany na
chromoso-Mutacje eksonu 1, 11 oraz 20 genu TCOF1 ... 57
mie 18, otwarta ramka odczytu ma długość 3906pz, a mRNA 4013nt. Mysi Tcof1 ulega ekspresji w 11. dniu rozwoju płodowego w łukach gardłowych oraz w mózgu, sercu, płucach, wątrobie, nerce, śledzionie, mięśniach szkieletowych i jądrach u osobników do-rosłych (Paznekas i wsp., 1997). Natomiast psi Tcof1 został zlokalizowany na chromoso-mie 4q31, otwarta ramka odczytu ma długość 4269pz, a mRNA 4814nt (Haworth i wsp., 2001).
Nazwa genu TCOF1 pochodzi od nazwisk: Treacher Collins, Franceschetti. Gen TCOF1 ma swój locus na chromosomie 5q32-33.1, składa się on z 26 eksonów o długo-ści 49-561 par zasad (Gladwin i wsp. 1996, Marsh i wsp. 1998, Teber i wsp. 2004, Horiu-chi i wsp. 2004). Ekson 1 zawiera sygnał inicjacji translacji (Dixon i wsp. 2007). Eksony od 1 do 25 kodują otwartą ramkę odczytu o wielkości 4233pz (Splendore i wsp. 2005, Dixon i wsp. 2007). W 2004 roku So i wsp. odkryli 2 nowe eksony 6A i 16A. Ekson 6A ma długość 231pz i znajduje się on między eksonem 6 a 7. Ekson 16A ma długość 108pz i znajduje się między eksonem 16 a 17 (So i wsp. 2004).
Dotychczas wykryto około 150 mutacji genu TCOF1. Najwięcej mutacji odpowie-dzialnych za zespół Treachera Collinsa występuje w gorących miejscach eksonów 10, 15, 16, 23 oraz 24 (Splendore i wsp. 2002a). Najczęściej występują mutacje typu delecji. Często jest to delecja 41354139delGAAAA w eksonie 24. Wykryto także mutacje typu insercji, nonsens i zmiany sensu (Splendore i wsp. 2005). Procentowy rozkład mutacji zawiera tabela 1.
Transkrypt TCOF1 koduje białko nazwane treacle. Jego masa molekularna wynosi 144kDa. Treacle bierze udział w transkrypcji genu rybosomalnego DNA, może także odgrywać rolę w metylacji rRNA oraz uczestniczyć w transporcie białek między cyto-plazmą i jąderkiem. Mutacje genu TCOF1 zaburzają transport białka treacle do jądra, mogą prowadzić do utraty funkcji białka (Isaac i wsp. 2000). Prawdopodobnie niedobór prawidłowo funkcjonującego białka prowadzi do powstania zespołu Treachera Collinsa. Mimo poznania tylu mutacji ich wpływ na funkcje białka treacle nie został w pełni pozna-ny. Białko zbudowane jest z 1411 reszt aminokwasowych (Ellis i wsp. 2002, Splendore i wsp. 2005).
Tabela 1 Table 1 Procentowy udział mutacji w genie TCOF1 (Splendore i wsp. 2005)
Percentage distribution of mutations in the TCOF1 gene (Splendore et al. 2005) delecje deletions 67 duplikacje duplications 13 typu nonsense nonsense 10 w miejscach splicingu in splicing sites 7 zmiany sensu missense 2 typu indel indel 1
58 Barbara Wierzbicka i wsp.
Białko treacle składa się z domeny N-końcowej kodowanej przez eksony od pierw-szego do szóstego, z domeny centralnej kodowanej przez eksony od siódmego do szes-nastego oraz z domeny C-końcowej kodowanej przez ekson od dwudziestego trzeciego do dwudziestego piątego. Eksony od siedemnastego do dwudziestego trzeciego tworzą „spacer region” (Splendore i wsp. 2005). Domena C-końcowa zawiera sygnały loka-lizacji jądrowej (NLS). Dodatkowy sygnał NLS znajduje się w domenie N-końcowej. Domena centralna zawiera powtarzające się reszty seryny, alaniny, lizyny, proliny oraz kwasu glutaminowego. Miejsca fosforylacji dla kinazy kazeinowej (CK2) i kinazy biał-kowej (PKC) znajdują się w domenie centralnej (Teber i wsp. 2004). Domena centralna treacle wskazuje na podobieństwo strukturalne do Nopp 140 (Isaac i wsp. 2000, Dixon i wsp. 2007).
Celem pracy było poszukiwanie mutacji: c.106C>T w eksonie 1, powodującej efekt w białku Q36X (Edwards i wsp. 1997), c.3121C>T w eksonie 20, powodującej efekt w białku Q1041X (Edwards i wsp. 1997) oraz jednego polimorfizmu: c.1552 G>A w eksonie 11, powodującego efekt w białku V518I (Wise i wsp. 1997) w analizowanym genie TCOF1 u 20 osób chorych z zespołem Treachera Collinsa i 100 osób zdrowych.