SNUPN基因双等位基因变异导致具有肌原纤维样特征的肢带型肌营养不良
双等位基因位点变化在 SNUPN 基因中引起具有类肌原纤维特征的肢带型肌营养不良症
学术背景
肌营养不良症是一组复杂且异质的神经肌肉疾病，其特征是由于肌纤维损失引起的逐渐性肌肉无力和萎缩。肢带型肌营养不良症（Limb-Girdle Muscular Dystrophies, LGMD）是其中一种，主要表现为近端肌肉无力。遗传变异是这些疾病的主要原因，通常影响对多种肌肉功能至关重要的蛋白质。有趣的是，与RNA剪接相关的基因也被证实是引起某些特定类型肌营养不良的原因。尽管相关基因数量的增加和技术的进步，约有一半的LGMD患者仍没有明确的遗传诊断。前体信使RNA（pre-mRNA）剪接是生成成熟mRNA转录物的关键步骤，通过内含子去除和外显子的绑定来调控基因表达。剪接是由一个大的动态核糖核蛋白（RNP）复合物——剪接体（spliceosome）完成的，主要包含富含U的小核芯蛋白（snRNPs）。这些包括U1、U2、U4/U6和U5 snRNPs。
研究来源
本文由一组跨国研究团队完成，作者包括Pablo Iruzubieta、Alberto Damborenea、Mihaela Ioghen等，他们隶属于多家全球顶尖科研机构。研究发表于《Brain》期刊，2024年2月15日在线预发表。
研究工作流程
研究对象及基因变异分析
本文描述了两户不相关家庭中的五个患者，这些患者携带SNUPN基因中的双等位基因位点变异。SNUPN编码蛋白snurportin-1，它在小核核糖核蛋白（snRNPs）的细胞核运输中起重要作用。研究通过全外显子组测序（WES）分析，发现了这两个家庭患者均携带c.926T>G; p.Ile309Ser的等位基因变异。这一变异极为罕见，在gnomADv4数据库中的频率仅为0.000005472。
临床及影像学特征
患者表现出近端无力、呼吸功能受限和明显的挛缩，尽管同一家族中个体之间的严重程度存在差异。肌肉活检显示出类肌原纤维的特征，包括myotilin沉积和Z盘解组织。MRI显示背部、戽斯肌、缝匠肌、股薄肌、腓骨肌和内侧腓肠肌受损严重。
功能实验及细胞模型
进一步的功能研究在患者来源的成纤维细胞和肌肉活检中进行，发现了snRNP复合物在细胞质中的积累。RNA测序揭示了患者肌肉中RNA剪接的广泛失调，特别是在对肌肉发育和剪接因子参与早期剪接体组装过程的基因上。
Drosophila 模型研究
此外，研究还利用果蝇模型进行了体内验证，进一步支持snurportin-1在肌肉中的重要性。噬菌体结果显示snurportin-1下调影响了果蝇的运动能力和寿命。
主要结果
- 临床表现：患者临床表现为儿童期发作的近端肌肉无力、限制性呼吸功能障碍和频繁的挛缩，MRI显示特征性的肌肉损伤图谱。
- 病理特征：肌肉活检显示类肌原纤维特征，如myotilin和p62聚集、Z盘解组织。电子显微镜还发现肌原纤维局部破碎和线粒体缺乏的情况。
- 分子生物学验证：在患者来源的成纤维细胞和肌肉中，发现了snRNP复合物的细胞质积累，尽管总的snRNP和snurportin-1的表达水平保持不变。
- RNA剪接失调：RNA测序显示了与肌肉发育相关基因的大范围剪接失调，尤其是在编码剪接体组成部件的基因中表现突出。
- 体内验证：在果蝇中的实验进一步验证了snurportin-1对肌肉发育和功能的关键影响。
研究结论
研究表明SNUPN基因的变异是新型肢带型肌营养不良症的新的引起因素，具有特异的临床、病理和影像学特征。该研究增强了人们对剪接相关蛋白在肌肉疾病中的重要性的理解。这一发现为患者的遗传检测提供了新的靶标，同时也揭示了snRNP运输和RNA剪接在肌肉病理中的关键角色。
研究亮点
- 新型转运蛋白变异的确认：首次确认snurportin-1作为肢带型肌营养不良症的致病基因，丰富了肌营养不良症的分子遗传谱系。
- 特异的病理和影像学特征：研究详细描述了新的分型所具有的独特病理和影像学特征，有助于临床早期发现和确诊。
- 细胞和果蝇模型验证：通过体外细胞实验和体内果蝇模型相结合，全面验证了snurportin-1在肌肉中的功能及其变异所带来的病理改变。
研究的意义
本研究不仅发现了一种新的肢带型肌营养不良症类型，还进一步揭示了RNA剪接在肌肉疾病中的重要角色，为未来的基础研究和临床诊断提供了新的方向和工具。随着更多家系被报道，我们将更全面地理解SNUPN相关LGMD的临床表型和分子机制，因此SNUPN基因应纳入肌病患者的基因检测项目中。