Точка за ново мутация, свързана с разстройство от аутистичния спектър, открита в
Субекти
Обобщение
Въведение
Тук идентифицираме голяма група ASD-свързани de novo мутации в Rac1 активационния домейн на Trio, GEF1. Степента на мутационно групиране, която открихме в GEF1 домейна на Trio, и изчисленото предсказано въздействие на тези de novo мутации, свързани с ASD, върху взаимодействията на Trio-Rac1 предполагат силна връзка на дерегулация на пътя на Trio-Rac1 при свързани с ASD патологии. . Систематичното изследване на тези мутации в Trio-9 разкрива както хипоморфни, така и хиперморфни мутации, които драматично и двупосочно засягат функцията на Trio и влиянието на Trio върху глутаматергичната невротрансмисия в CA1 пирамидални неврони на хипокампуса. Животинските модели на TEA показват патологични увеличения и намаления на глутаматергичната невротрансмисия 17, 18, 19. Нашето проучване разкрива свързани с ASD мутации в един синаптичен Rac1 активиращ протеин, който може да доведе до двупосочни промени в глутаматергичната невротрансмисия и по този начин да доведе до намалена и прекомерна активност на Trio и произтичащата от това синаптична дисфункция при G-свързано заболяване.
Резултати
Мутации, свързани с ASD в Trio
De novo мутации, свързани с ASD в Trio. мисенс мутации, б глупости и номер на копие ° С в Трио при лица със заболявания, свързани с ASD. Посочени са различните протеинови домейни, започвайки с N термина: Sec14 домейн, Spectrin повторения, GEF1 домейн (съставен от Dbl (DH1) хомологичен домейн и Pleckstrin (PH1) хомологичен домейн), homc 3 домейн на Src (SH3), и GEF2 домейн (съставен от Dbl (DH2) хомологичен домейн и Pleckstrin (PH2) хомологичен домейн). За всяка мутация се предоставя диагнозата на индивида заедно с информация за промяната на аминокиселинната последователност на Trio. Положение на аминокиселинните мутации на NP_009049.2
Изображение в пълен размер
Според неотдавнашния анализ на Exome Aggregation Consortium (ExAC), базиран на 60 706 напълно секвенирани човешки генома, TRIO е един от 60-те най-ограничени човешки гени, което предполага голямо функционално значение. Trio има изключително нисък процент на безсмислени мутации (z = 6,29) и загуба на функция (LoF) безсмислени мутации (pLi = 1), докато има среден процент на синонимни мутации (z = 0,19) 27. Още по-изненадващо е ограничението в домейна GEF1/DH1. За отбелязване е, че не наблюдавахме мутации на миссенс или загуба на функция (LoF) в GEF1/DH1 домейн в 9 937 24 контролни генома (Таблица 1 и Фиг. 2а), което показва силно обогатяване на мутации, свързани с ASD в този регион ( Фиг. 2б). Също така не открихме мисенс мутации в GEF1/DH1 домейна в базата данни на 1000 генома 28 (допълнителна фигура 1а). Важното е, че синонимните мутации, изброени в базата данни 1000 генома, са присъствали в този регион (допълнителна фигура 1б). Взети заедно, тези данни сочат към силно обогатяване на свързани с ASD de novo мутации в GEF1/DH1 региона на Trio.
Таблица в пълен размер
Трио мутации, открити в контролни и свързани с ASD геноми. да се Мутации на Trio-9, открити в контролни геноми (от De Rubeis et al., 2014 24). б Графиката показва броя на мутациите, свързани с ASD (червени ленти) и контролни (черни ленти), открити във всеки домейн на Trio-9 при индивиди със свързани с ASD разстройства и съответно контролиращи индивиди без ASD разстройства. Обогатяването на свързаната с ASD Trio мутация във всеки Trio домейн се изчислява чрез изваждане на броя на контролните мутации от броя на de novo свързани ASD мутации, наблюдавани във всеки домейн. Прозрачните триъгълници илюстрират наличието (червено), отсъствието (черно) и величината на ASD-свързано обогатяване на мутация във всеки домейн.
Изображение в пълен размер
За да се оцени важността на мутациите на Trio протеин и Trio-GEF1/DH1 мутации при свързани с ASD разстройства, ние сравнихме очаквания брой de novo мутации с този, наблюдаван. Използваме мутационния модел, разработен от Samocha et al. 29. Резултатите от Samocha et al. се основават на 1078 случая на ASD и 151 случая на интелектуални увреждания и това проучване успя да идентифицира SCN2A и SYNGAP като значими при свързани с ASD заболявания. В настоящото проучване значително по-голям брой случаи (4890 за свързани с ASD разстройства) и големият брой безсмислени мутации, идентифицирани в TRIO (11 случая на ASD, в сравнение с 1,07 случая, очаквани за същия брой лица в общата популация) драстично подобри статистиката, което доведе до изключително значима асоциация на целия геном на TRIO с ASD-подобни синдроми (P-стойност от -8; допълнителна таблица 3). Открихме още по-силна връзка със синдромите, свързани с ASD, за поддомейн GEF1/DH1 на TR1, взаимодействащ с Rac1 (7 случая в сравнение с очакваните 0,06, стойност P -13; Допълнителна таблица 3).
ASD мутациите в Trio се очаква да променят активирането на Rac1
Прогнозирани ефекти на свързаните с ASD мутации DH1 върху активирането на Rac1. GEF1 домейнът в контекста на целия протеин е показан по-горе с GEF1 домейн, идентифициран с пунктиран червен квадрат. По-долу е даден преглед на структурата на комплекса Trio-GEF1 и Rac1, като двата интерактивни протеина са показани съответно като сини и оранжеви карикатури (Код на банката за протеинови данни 2NZ8). Мутиралите аминокиселинни остатъци при свързано с ASD заболяване са показани като сфери с пурпурно оцветени въглеродни атоми. Увеличените вложки представляват взаимодействия между аминокиселинни остатъци в див тип и мутантни протеини. Остатъците от див тип са етикетирани и показани в лентово представяне, с пурпурно оцветени въглеродни атоми. Мутиралите аминокиселини са показани със зелени или жълти въглеродни атоми. Водородните връзки/солевите мостове са показани като пунктирани линии. Водните молекули, участващи във взаимодействията GEF1-Rac1, са обозначени с прозрачни червени сфери
Изображение в пълен размер
Таблица в пълен размер
Експресията на Trio-9 I1329HLAL * инхибира синаптичната функция
Изображение в пълен размер
40% в амплитудата на AMPAR-eEPSC (фиг. 4h, j). Експресията на Trio-9 I1329HLAL * няма ефект върху амплитудата на NMDAR-eEPSC (Фиг. 4i, k). Този фенотип беше забележително подобен на този, наблюдаван при shRNA Trio. Сдвоеното улесняване на пулса (PPF) също не е модифицирано от постсинаптичната експресия на Trio-9 I1329HLAL *, което показва, че експресията на този мутант не е повлияла освобождаването на пресинаптичен глутамат (фиг. 4l).