单基因病致病机理-功能缺失loss of function LOF

Loss of Function,LOF单基因致病机理-功能缺失单基因病的发病机理绝大多数单基因病是由于基因所编码的蛋白质的质和（或）量的改变所引起。失去功能（loss of function）1 1获得功能（gain of function）2 23 3显性负性效应（dominant negative effect）4 4获得新特性（gain of novel property）5 5异时或异地基因表达（heterochronic or ectopic gene expression）功能失去（功能失去（loss of functionloss of function）丧失功能丧失功能(loss of function, LOF)(loss of function, LOF)是最常见的致病机制，绝大多数单基因遗传病都是是最常见的致病机制，绝大多数单基因遗传病都是因为基因因为基因LOFLOF造成的。造成的。LOFLOF可以是变异造成蛋白结构破坏，也可以是变异造成蛋白剂量减少，即二者都是造成可以是变异造成蛋白结构破坏，也可以是变异造成蛋白剂量减少，即二者都是造成正常的蛋白减少。正常的蛋白减少。蛋白结构破坏蛋白剂量减少LOFLOF变异类型变异类型蛋白结构改变起始密码子变异错义变异错义变异无义变异移码变异延长变异剪接位点变异外显子缺失氨基酸缺失/插入蛋白数量减少无义变异无义变异移码变异移码变异剪接位点变异剪接位点变异起始密码子变异延长变异外显子缺失非编码区变异基因缺失基因缺失LOFLOF与蛋白结构改变与蛋白结构改变n错义突变错义突变：对蛋白的氢键网络，大分子稳定性，构象动力学，蛋白活性位点产生影响NM_000277.2 (PAH):c.472CT (p.Arg158Trp)Arg158与Glu280形成盐桥，并与Tyr268形成氢键结合，是维持蛋白产物活性位点的结构基础LOFLOF与蛋白结构改变与蛋白结构改变p截短突变：截短突变：导致蛋白长度变短，进而影响蛋白的结构，如无义突变、剪切、移码，前提前提是未诱发是未诱发NMD机制机制p例如DMD基因，在DMD患者体内dystrophin的功能完全丧失，在BMD患者体内dystrophin的功能部分丧失截断突变与截断突变与NMDNMD截断突变即突变导致蛋白的长度发生截断。截断突变常见的类型：截断突变常见的类型：无义突变、剪切突变、移码突变Ex1In1Ex2In2Ex3In3Ex4STOPPre-mRNA截断突变Ex1Ex2Ex3Ex4STOP截断突变通常会启动体内的NMD机制机制，造成蛋白剂量的减少距离倒数第二个外显子3端距离50-55bp：预测不发生NMDC ）hommRNA水平：8号外显子丢失蛋白水平：无蛋白表达提示发生提示发生NMD机制，蛋白降解机制，蛋白降解LOFLOF与蛋白数量减少与蛋白数量减少u启动子区域突变:影响基因表达u例如UGT1A1基因TATA框突变TATA框内插入TA碱基后，导致基因表达减少LOFLOF与蛋白数量减少与蛋白数量减少uDNA甲基化：DNA甲基化是最具特征的表观遗传修饰之一。在哺乳动物中，它参与各种生物过程，包括转座子的沉默，基因表达的调控、基因组印记和x染色体失活uDNA甲基化通过招募参与基因抑制的蛋白质或通过抑制转录因子与DNA的结合来调控基因表达脆性X综合征FMR1 动态突变类型(CGG)n重复数CpG岛甲基化稳定性FMRP表达致病性临床表现遗传风险女性男性正常5-44否稳定正常-正常-灰区45-54否不确定正常不致病正常女性携带者后代有成为前突变的风险前突变55-200否易扩展转录增加翻译减少FXTASFXPOI约20%有卵巢早衰，携带率约为1/250约40%成年后有震颤或共济失调，携带率为1/600-800女性携带者后代有成为全突变的风险全突变200以上是易扩展无表达FXSFM Carrier30-40%智力低下100智力低下建议进行产前诊断LOFLOF与蛋白数量减少与蛋白数量减少如何确定如何确定LOF-LOF-ClinGenClinGenu单倍剂量敏感：有些基因需要两个正常等位基因表达才能维持功能，一个等位基因LOF便会造成疾病，这种情况被称为单倍剂量不足，造成的疾病为显性遗传。有些基因只要有一个正常等位基因表达便足以维持功能，只有两个等位基因都LOF才导致疾病，这种情况被称为单倍型充足，导致的疾病为隐性遗传病u可通过clingene查询如何确定如何确定LOF-LOF-GenomADGenomADPLI:功能丧失不耐受的概率功能丧失不耐受的概率pLI 分数是给定基因属于 Haploinsufficient 类别的概率，因此极不容忍功能丧失变异。 pLI 得分高 (pLI 0.9) 的基因对 LoF 极度不耐受，而 pLI 得分低 (pLI 0.1) 的基因则对 LoF 耐受即对于显性遗传病，可使用gnomAD提供的pLI值，该值该值0.90.9，致病机制可能是LOF如何确定如何确定LOF-LOF-DecipherDecipheruHI score：成为单倍体不足基因的概率演讲完毕，谢谢观看！