外显子测序解析常染色体隐性先天淋巴管发育

发表单位：TheScrippsResearchInstitute，USA

发表杂志：NatureCommunications

发表时间：.9

影响因子：11.47

研究背景

淋巴管系统是单向的回流管道，是循环系统的一个支流，协助静脉运回体液进入循环系统。淋巴管以毛细淋巴管盲端起源组织细胞间隙，吸收组织液形成淋巴液。淋巴循环的主要功能是回收蛋白质、运输营养物质、调节体内液体平衡。

Piezo1离子通道是介导包括血管内皮细胞、肾小管细胞和红细胞等几个细胞中机械应力的介质。PIEZO1功能性获得突变引起常染色体显性溶血性贫血——脱水遗传性口形红细胞增多症。然而，PIEZO1功能性缺失突变对表型的影响仍未知。

研究目的

找到导致先天淋巴管发育不良的致病基因，解析其发病机理。

研究策略

表型正常的父母和他们的两个淋巴管发育不全的孩子，全外显子测序。AgilentSureSelectXTHumanAllExonV4kit，HiSeq，PE。

研究内容

1.家系选择和患者特征

如下图a所示，两个表型正常的父母和他们的一双淋巴管发育不良的患病儿女。II.1出生时伴有积水和乳糜性水胸，需要体外膜氧合监护。如下图b和下图c所示，II.1在42月时表现出面部、躯干、腿部淋巴水肿。下图d为胸部X-射线图，检测到胸腔积液渗出，其中三角形所指为其特征性肋膜角变钝。II.2的情况与II.1类似。

2.对两位患者和他们的父母血液计数发现血液中血球数都是正常的。对他们进行全外显子测序，由于此病在这个家族中的多发性，采用了常染色体隐性遗传模式进行筛选。在0基因组中MAF(次等位基因频率)0.1%的候选基因只有PIEZO1。两位患者都是杂合突变，一个剪接位点突变c.+1GA和一个错义突变c.GC；p.GlyArg。这两个突变在0G、ESP、ExAC中都没有收录。如下图所示，c.+1GA来自父亲I1，c.GC；p.GlyArg来自I2。

3.c.+1GA改变了Exon间接供体，导致了在成熟信使RNA中内含子24的存在。如下图所示，下图h为I2的sanger测序结果，下图i为I1的测序结果，下图j为外显子24和内含子24的序列，下图k为外显子25序列，可以看出I1中确实存在了内含子24和外显子25，c.+1GA导致了编码p.SerTrpfs*21的包含离子孔的C端的缺失。

4.c.G4C；p.GlyArg改变了一个高度保守的PIEZO1残基，如下图所示，在各物种中，PIEZO1残基高度保守，这个残基可能位于邻近跨膜蛋白的C端。

5.PIEZO1的功能显著下降。之前的研究证明，受到负压力时，红细胞会有钙离子流出现；当Piezo1缺失，钙离子流也消失。如下图b，正常红细胞受到负压时的典型表现，下图e中为I1、I2和II.2的红细胞受到负压力的表现，可以发现II.2钙离子流消失。类似的Piezo1激活剂Yoda1也可以引起钙离子流，检测结果如下图d(正常细胞)和下图g(I1、I2和II.2)。

研究结果

1.WES测序分析，发现PIEZO1发生功能缺失突变——一个复合杂合突变：(剪接位点突变)c.+1GA和(错义突变)c.GC；p.GlyArg。

2.细胞功能性验证发现PIEZO1突变导致蛋白在细胞表面表达下调，PIEZO1的功能显著下降。

LukacsV,MathurJ,MaoR,etal.ImpairedPIEZO1functioninpatientswithanovelautosomalrecessivecongenitallymphaticdysplasia[J].NatureCommunications,,6.

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