Μοριακή διερεύνηση της δομής του γονιδίου και των μεταλλάξεων της νόσου Huntington στον άνθρωπο

Abstract

HD families in which late onset occurs consistently in affected members are rare. The objectives of this work were to study such late-onset HD families encountered on Crete, and to trace their genetic origin. Nine late-onset HD kindreds (61 affected members) were studied along with two typical HD families (17 affected members). We genotyped 33 late-onset Cretan HD chromosomes, 9 Cretan typical HD chromosomes and 114 Cretan control chromosomes using 14 STR markers and 20 SNPs that map to 4p16.3. In contrast to the typical HD pedigrees, the late-onset HD families lacked anticipation and juvenile cases. The expanded CAG repeat (36-42 units) in these families remained either stable or it showed small increment instability, even when transmitted through the father. All late-onset HD chromosomes shared a conserved haplotype defined by the markers D4S95:1090-D4S127:157-rs362277: A-rs3025814: G-rs2530596: A that span a 0.277 Mb segment on 4p16.3. Coalescence analysis traced this haplotype to a founder who lived about 1,000 years ago. In contrast, each of the two typical HD disease pedigrees derived from a different founder. Sequencing of a 5-Kb DNA segment immediately upstream of the HD gene revealed a novel single nucleotide polymorphism at –1757 bp relative to translation start site, which was more prevalent in Cretan than in North American chromosomes. All late-onset HD families on Crete arose from a common founder with the disease’s mutation evolving over the centuries via small-increment instability. These findings suggest that cis-acting factors may be operational.

Οικογένειες με την νόσο Huntington, τα μέλη των οποίων εμφανίζουν τα συμπτώματα σε μεγάλη ηλικία (άνω των 50) είναι σπάνιες. Τέτοιες οικογένειες με καθυστερημένη ηλικιακή έναρξη της νόσου (late-onset) έχουν ανιχνευθεί σε μεγάλο ποσοστό στο νησί της Κρήτης. Με αυτή την εργασία προσπαθήσαμε να μελετήσουμε αυτές τις οικογένειες και να καθορίσουμε τη γενετική απαρχή της νόσου στο νησί. 9 late-onset HD οικογένειες ( 61 προσβεβλημένα μέλη) μελετήθηκαν, καθώς και 2 οικογένειες με την τυπική μορφή της νόσου (typical-onset) με 17 προσβεβλημένα μέλη. Στις late-onset οικογένειες από την Κρήτη, σε αντίθεση με άλλα περιστατικά της HD σε άλλα μέρη της Κρήτης, της Ελλάδας, αλλά και του υπόλοιπου κόσμου, δεν παρατηρούνται περιστατικά με εφηβική ή και νεανική έναρξη της ασθένειας, αλλά ούτε και το φαινόμενο «anticipation». Το φαινόμενο “anticipation”, αναφέρεται στην μετακίνηση προς νεώτερα άτομα του παθολογικού γονιδίου με μεγάλο μήκος τριπλετών (μεγαλύτερο από του γονέα) και τη χειρότερη εκδήλωση της ασθένειας. Αυτές οι μοναδικές κλινικές μορφές σχετίζονται με σταθερή μεταβίβαση της CAG επανάληψης (36-42 τριπλέτες), το μέγεθος της οποίας παρέμενε σταθερό ή παρουσίαζε σε κάποιες περιπτώσεις μια μικρή σταδιακή αστάθεια, ακόμα και όταν η μεταφορά ήταν μέσω του πατέρα, σε αντίθεση με την ασταθή επέκταση που διακρίνεται στην κλασσική μορφή της νόσου. Ο σκοπός της παρούσας έρευνας είναι να διερευνηθεί κατά πόσον η σταθερότητα της (CAG) επανάληψης στον ειδικό πληθυσμό της Κρήτης σχετίζεται με συγκεκριμένη δομή του DNA των ασθενών. Τα αποτελέσματα ίσως βοηθήσουν στην κατανόηση του μηχανισμού της αστάθειας στους υπόλοιπους πληθυσμούς, μια και η αστάθεια της επεκτεινόμενης περιοχής του γονιδίου είναι ο κύριος λόγος ανάπτυξης της γονιδιακής μετάλλαξης. Έγινε απλοτυπική ανάλυση σε 33 late-onset HD χρωμοσώματα, 9 typical-onset HD χρωμοσώματα και σε 114 χρωμοσώματα ελέγχου από τον Κρητικό πληθυσμό, χρησιμοποιώντας 14 STR δείκτες και 20 SNPs που χαρτογραφούνται στην περιοχή 4p16.3. Όλα τα late-onset HD χρωμοσώματα μοιράζονται ένα συντηρημένο απλότυπο που καθορίζεται από τους δείκτες: D4S95:1090, D4S127:157, rs362277:A, rs3025814:G, rs2530596:A. Το μήκος αυτής της συντηρημένης περιοχής είναι 0.277 Mb. Η Coalescence ανάλυση συνέδεσε αυτό τον απλότυπο με ένα αρχικό ιδρυτή (founder) της νόσου που έζησε περίπου πριν 1000 χρόνια. Αντίθετα, οι typical-onset HD οικογένειες παρουσίασαν ένα διαφορετικό απλότυπο, (D4S95:1090, D4S127:159/155, rs362277:G/A, rs3025814:C, rs2530596:G), που υποδηλώνει ότι οι δύο οικογένειες αυτές προέρχονται από διαφορετικό πρόγονο. Ανάλυση αλληλουχίας ενός τμήματος DNA 5Kb ανοδικά του HD γονιδίου έδειξε ένα πολυμορφισμό σε ένα νουκλεοτίδιο στη θέση –1757, σχετικά με την θέση έναρξης της μετάφρασης, ο οποίος είναι πιο επικρατής στα χρωμοσώματα από τον Κρητικό πληθυσμό σε σχέση με αυτά από τη Βόρειο Αμερική. Όλες οι late-onset HD οικογένειες της Κρήτης προήλθαν από ένα κοινό πρόγονο που έφερε την μετάλλαξη της ασθένειας, η οποία κατά τη διάρκεια των αιώνων εξελίχθηκε μέσω μικρής και σταδιακής αστάθειας. Τα ευρήματα μας συνηγορούν ότι πλευρικές αλληλουχίες πιθανόν να παίζουν σημαντικό ρόλο στο γενετικό υπόβαθρο της νόσου στην ιδιαίτερη μορφή (late-onset) που εμφανίζεται στο νησί της Κρήτης.