Összegzés

A skizofrénia gyakori és etiológiailag heterogén rendellenesség. Noha a skizofrén szindrómák öröklődése összetett, mivel genetikai és környezeti tényezők járulnak hozzá a klinikai fenotípushoz, a periodikus katatonia, a katatóniás skizofrénia családi altípusa, úgy tűnik, hogy autoszomális domináns módon terjed. Itt arról számolunk be, hogy a WKL1-ben található Leu309Met mutáció, a 22q13.33 kromoszómán elhelyezkedő pozíciójelölt gén, amely egy feltételezett, nem szelektív, kizárólag az agyban expresszálódó kationcsatornát kódol, együtt szekretálódik a periodikus katatóniával egy kiterjesztett törzskönyvben. Strukturális elemzések feltárták, hogy ez a nonszensz mutáció konformációs változásokat eredményez a mutáns fehérjében. Eredményeink nemcsak a genetikai mechanizmusok fontosságát hangsúlyozzák a skizofrén szindrómák etiológiájában, hanem a katatonikus skizofrénia és a kapcsolódó rendellenességek patogenezisének és letiltó lefolyásának jobb megértését is lehetővé teszik.

Hozzáférést a

Fő

A periodikus katatonia, a katatóniás skizofrénia családi altípusa (MIM 605419) egy genetikailag heterogén rendellenesség, amelyet pszichózis és pszichomotoros rendellenességek jellemeznek. A periodikus katatóniában szenvedő betegek változó fenotípust fejeznek ki, amely ötvözi az akinetikus negativitást, a hiperkinézist sztereotípiákkal és a parakinetikus mozgásokkal, valamint fokozott szorongással, impulzivitással és agresszivitással.1 Az akut pszichotikus epizódok hallucinációkkal és téveszmékkel járhatnak, míg az egymást követő munkamenetek egyre súlyosabb katatonia. reziduális állapot A genetikai várakozás klinikai bizonyítékai és a betegek első fokú rokonai körében körülbelül 27% -os kumulatív morbiditási kockázat alapján szignifikáns genetikai hatást jósoltak a periodikus katatonia egyes formáira23.

Csoportunk nemrégiben beszámolt egy 12 német törzskönyv teljes genomkapcsolat-vizsgálatáról, a katatonikus skizofrénia periodikus altípusával, amely 137 egyént tartalmazott, köztük 57 érintettet. 4 Ebben a mintában a 15q15 kromoszómán való kapcsolódás jelentős bizonyítékát kaptuk nemparametrikus többpontos elemzési módszerek alkalmazásával -PLUS LOD * pontszám 3,57, P = 0,000026). Egy második lokuszra, amelyet főleg egyetlen nagy család támogat (1. ábra), a 22q13.33 kromoszómán található D22S1169 marker kapcsán utaló utalást találtunk a kötődésre (LOD * pontszám 1,85, P = 0,0018). A 22. kromoszóma specifikus polimorf markereinek genotipizálása szűkítette a c22 cM-t tartalmazó D22S1160 telomer intervallum érdeklődésére számot tartó régióját (J Meyer és mtsai, nem publikált adatok). A KIAA0027, a GenBank5-ben lerakódott részleges cDNS, rövid és potenciálisan instabil CTG-szakaszsal, ezen a régión belül elhelyezkedő több helyzetjelölt között szerepelt, amelyeket további vizsgálatokhoz választottak ki. A KIAA0027 genomikus annotációja (a cDNS Gen253 D25217 és az RP3–355C18 genomi PAC klón AL022327 GenBank belépési száma alapján) 12 exont tárt fel ∼ 28 Mb.

feltételezett

A C1121A allél szegregációja német törzskönyvben családi katatonikus skizofrénia esetén. Az érintett végtagokat fekete gyémántok jelképezik. A missense mutáció metionint (M) kódol leucin (L) aminosav maradék helyett. Két szomszédos polimorf marker (D22S1149 és D22S526) alléljeit biztosítjuk. Az egyedi 8u10 DNS nem volt elérhető mutációelemzéshez, ezért az allélokat a kapcsolási vizsgálat adataiból következtettük. Az elhunyt személyektől feltételezett haplotípusok zárójelben vannak feltüntetve.

Teljes méretű kép

A WKL1 előre jelzett aminosav-szekvenciája (GenBank hozzáférési szám: AF319633) és a KCNA1-hez (L02750) való illesztés. Hat potenciális transzmembrán domén (S1-S6) és egy feltételezett pórusrégió (P) van aláhúzva. A Leu309Met mutáció helyét S6-ban jelezzük.

Teljes méretű kép

Egy elektroferogramon, amely a 11 exon egy részének szekvenciáját mutatja, Cu A transzverziót tártak fel az 1121 nukleotid helyzetben a 8u12 páciensnél.

Teljes méretű kép

Meghosszabbítottuk a KIAA0027 5′-UTR-jét az 5′-RACE-ben 3515 bázispár teljes cDNS-hosszával (GenBank AF319633 belépési szám). A kibővített 5′-UTR-ben egy stopkodont (TGA) találtak a korábban közölt nyitott leolvasási keretben.5 Ezért az ATG kodont a 197. nukleotid pozícióban kell a helyes transzlációs kezdőhelynek tekinteni, ami 377 aminosav maradékot eredményez. fehérje (4. ábra). Ezt az új fehérjét ideiglenesen WKL1-nek nevezték el.

A WKL1 expresszió északi elemzése az agy és a perifériás szövetek különböző régióiban.

Teljes méretű kép

A WKL1 mRNS északi elemzése egyetlen 3,6 kb méretű sávot tárt fel, és a transzkriptumokat kizárólag az emberi agyban detektáltuk, a legnagyobb jelintenzitással az amygdala, a nucleus caudatus, a thalamus és a hippocampus esetében (4. ábra). A WKL1 transzkriptum mérete összhangban van az 5'-RACE technikával elért eredményekkel, bár nem zárható ki a splice variánsok megléte az agy különböző régióiban vagy a neurodevelopment során. A WKL1 expresszió részletesebb értékelése a post-mortem emberi agy mind Northern, mind in situ hibridizációjával, a transzkriptumokat az entorhinalis kéregben, a putamenben, a substantia nigra és a kisagyban is kimutatták (A Schmitt és mtsai, készülő kézirat). Nem találtunk kimutatható expressziót a perifériás szövetekben, beleértve a szívet és a vázizmokat is (4. ábra).

A felülvizsgált WKL1 fehérje szerkezetének elemzése hat feltételezett transzmembrán domént (S1-S6) tárt fel, amelyek pórustartománya (P) az S5 és S6 között volt (2. ábra). 6 Bár a legmagasabb azonossági pontszámokat a humán káliumfeszültség-függő shakerrel kapcsolatos a KCNA1, 78 csatorna, amelyet ennek a kibővített géncsaládnak más tagjai követnek, az olyan jellemzők, mint az S4 feszültségérzékelője és a P régió szelektivitási szűrője, gyengén konzerváltak. 910 Ezek a jellemzők arra utalnak, hogy a WKL1 fehérje nem szelektív módon működhet idegi kationcsatorna, és ezáltal egy új alcsalád első tagját képviselheti, amely távoli kapcsolatban áll a shakerrel kapcsolatos káliumcsatorna szupercsaláddal

Eredményeink együttvéve bizonyítékot szolgáltatnak arra vonatkozóan, hogy a WKL1 haploinsufficiency a katatonikus skizofrénia periodikus altípusát okozza. A Leu309Met mutáció az első olyan patogén szempontjából releváns génben, amely összefüggés-analízissel, majd pozicionális klónozással felfedezett skizofrén rendellenességgel társult. A skizofréniához kapcsolódó gén azonosítása hatékony eszközt jelent a katatóniás skizofrénia és a kapcsolódó rendellenességek etiopatogenezisének megértéséhez. E pusztító és költséges rendellenességek okozati kezelésének kidolgozása reális kilátás és elérhető cél lehet.

Mód

Klinikai

A multiplex családot a fent leírtak szerint határoztuk meg. A vizsgálatot a Wuerzburgi Egyetem Etikai Bizottsága hagyta jóvá, és minden személy részt vett a tájékozott beleegyezés megadása után.

Mutációs elemzés

A betegek és a kontrollok WKL1 génjének exonjait T-GRADIENT termociklerrel (Biometra, Göttingen, Németország) amplifikáltuk. A PCR-t 25 μl végtérfogaton végeztük, amely 60 ng genomi DNS-t, 10 pmol minden primert, 200 μM minden dNTP-t, 1,0 vagy 1,5 mM MgCl2, 50 mM KCl, 10 mM Tris HCl-t (pH 8,3 25 ° C-on) végzett. C). C), 0,025 mg ml-1 BSA, 0,025% Tween 20 és 0,5 U Taq DNS-polimeráz (Eurogentec, Seraing, Belgium). A kapott PCR termékeket ABI 310 automatizált szekvenszerrel (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA) szekvenáltuk. A C1121A megerősítéséhez és szelekciójához a 11 exont 327 független önkéntes (654 kromoszóma) és minden családtag DNS -éből amplifikálták, kivéve a 8u10 egyedet, akiknek a DNS-je már nem állt rendelkezésre ehhez a tanulmányhoz. A 11. exon primerei 5'-TGGCTCGGTCACTTTTATTCC-3 'és 5'-CCCACAGGCTTCTCACCTC-3' voltak. A család PCR-termékeit Sfa NI-gyel történő emésztéssel elemeztük, majd a kapott fragmenseket 2% etidium-bromiddal festett agarózgéleken szétválasztottuk.

5′-verseny

Az 5'-RACE esetében a teljes RNS-t egy felnőtt humán hippokampuszból extraháltuk peqGOLD RNAPure (Peqlab, Erlangen, Németország) oldatával. A cDNS és az 5'-RACE szintézisét a Smart RACE kit (Clontech, Palo Alto, CA, USA) alkalmazásával hajtottuk végre a gyártó utasításai szerint. Az első amplifikációt végeztünk specifikus primerek: 5'-CTGCTCTGC RACE1 gének CGTTGGGAGCACTGG-3 'és 5'-GCCGTTGGG AGCACTGGTCTCTGGTCTGGGTGGTCTGG RACE2-3', majd PCR-rel specifikus genetikai semicentrada RACE3 láncindító: 5'-GGGTCTCGGGTGGGTGGGTGGGTGGGTTGGGGTGGTGGGGTGGGGTGGGGTGG-3 „cDNS befejezett WKL1 és a A következtetett aminosav-szekvenciákat elemeztük és összehasonlítottuk más releváns génekkel a BLAST algoritmus és a MacVector szoftvercsomag segítségével. A feltételezett transzmembrán doméneket online fehérje-analitikai rutinokkal jósoltuk meg, beleértve a SMART (//smart.embl-heidelberg.de), az EXPASY (// expasy. Proteome.org.au/tools/#align) és a PSORT II (// psort) felhasználását. nibb.ac.jp).

Northern blot

A különböző agyi régiókból és perifériás szövetekből azonos mennyiségű poli A + mRNS-t (Clontech) tartalmazó humán Northern blot membránokat hibridizáltuk a 3222221 IMAGE klón (Resource Center, Berlin) 32 P-vel jelölt inszertjével, ami a 3 'b 700 bp-nek felel meg. a WKL1 gén vége a gyártó által megadott protokoll alkalmazásával. A hibridizált membránokat fényképészeti filmnek tették ki (Kodak XR).

A hála kifejezése

A szerzők köszönetüket szeretnék kifejezni a vizsgálat résztvevőinek és családjaiknak. Köszönetet mondanak továbbá P Riederernek az emberi agyminták megosztásáért, M Schartlnak és S Scherernek a fehérjeelemzésben nyújtott segítségért, valamint C Müller-Reible-nek a hasznos beszélgetésekért.