СЛОЖНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ПЕРЕСТРОЙКИ ГЕНА F8

DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2019-01-07

Т.С. Бескоровайная(1), кандидат медицинских наук, Т.Б. Миловидова(1), кандидат медицинских наук, О.А. Щагина(1), кандидат медицинских наук, Г.Е. Матющенко(1), М.С. Петухова(1), О.К. Тогочакова(2), В.В. Саломашкина(3), О.С. Пшеничникова(3), кандидат биологических наук, В.Л. Сурин(3), А.В. Поляков(1), доктор биологических наук, профессор РАН, Е.К. Гинтер(1), доктор биологических наук, академик РАН 1-ФГБНУ «Медико-генетический научный центр», Российская Федерация, 115522, Москва, ул. Москворечье, д. 1; 2-ГБУЗ Республики Хакасия «Республиканский клинический перинатальный центр», Российская Федерация, Республика Хакасия, 655003, Абакан, ул. Крылова, д. 66, корп. 1; 3-ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр гематологии» Минздрава России, Российская Федерация, 125167, Москва, Новый Зыковский пр., д. 4 Е-mail: t-kovalevskaya@yandex.ru

Введение. Гемофилия А – частое Х-сцепленное рецессивное заболевание, связанное с отсутствием или функциональным дефектом фактора VIII свертываемости крови. В гене F8 описаны как точечные изменения нуклеотидной последовательности, так и крупные структурные перестройки – делеции, дупликации и инверсии. Крупные структурные аномалии выявляются у половины больных с тяжелой формой гемофилии А. Цель исследования. Определить молекулярную природу структурных перестроек гена F8, случайно выявленных при обследовании выборки российских больных с гемофилией А на инверсии интрона 1 и интрона 22. Методы. Исследование проведено методами стандартной PCR, IS-PCR и количественного MLPA-анализа. Результаты. В результате рутинного диагностического поиска инверсий интронов 1 и 22, а также крупных делеций и дупликаций гена F8 методами стандартной PCR, IS-PCR и количественного MLPA-анализа было получено 9 аномальных результатов, что являлось следствием наличия у данных больных с тяжелой формой гемофилии А несбалансированных геномных перестроек. Было выявлено 5 крупных делеций и 4 крупные дупликации. Четыре перестройки сочетались с инверсией интрона 1 и одна – с инверсией интрона 22. Заключение. На данный момент можно только предположить последовательность событий и механизм, приведшие к образованию данных аномалий у обследованных. Для выявления и подробной характеристики сложных структурных перестроек должен быть использован весь арсенал молекулярно-генетических методов.

Список литературы: 
  1. Mannucci P.M., Tuddenham E.G. The hemophilias--from royal genes to gene therapy. N. Engl. J. Med. 2001; 344 (23): 1773–9. https://doi.org/10.1056/nejm200106073442307.
  2. Graw J., Brackmann H.H., Oldenburg J., Schneppenheim R., Spannagl M., Schwaab R. Haemophilia A: from mutation analysis to new therapies. Nat Rev Genet. 2005; 6 (6): 488–501. https://doi.org/10.1038/nrg1617.
  3. Schroder J., El-Maarri O., Schwaab R., Muller C.R., Oldenburg J. Factor VIII intron-1 inversion: frequency and inhibitor prevalence. J Thromb Haemost. 2006; 4 (5): 1141–3. https://doi.org/10.1111/j.1538-7836.2006.01884.x.
  4. Bagnall R.D., Waseem N., Green P.M., Giannelli F. Recurrent inversion breaking intron 1 of the factor VIII gene is a frequent cause of severe hemophilia A. Blood. 2002; 99 (1): 168–74.
  5. Gouw S.C., van den Berg H.M., Oldenburg J., Astermark J., de Groot P.G., Margaglione M., Thompson A.R., van Heerde W., Boekhorst J., Miller C.H., le Cessie S., van der Bom J.G. F8 gene mutation type and inhibitor development in patients with severe hemophilia A: systematic review and meta-analysis. Blood. 2012; 119 (12): 2922–34. https://doi.org/10.1182/blood-2011-09-379453.
  6. Gu W., Zhang F., Lupski J.R. Mechanisms for human genomic rearrangements. Pathogenetics. 2008; 1 (1): 4. https://doi.org/10.1186/1755-8417-1-4.
  7. Rossetti L.C., Radic C.P., Larripa I.B., De Brasi C.D. Genotyping the hemophilia inversion hotspot by use of inverse PCR. Clin Chem. 2005; 51 (7): 1154–8. https://doi.org/10.1373/clinchem.2004.046490.
  8. Rossetti L.C., Radic C.P., Larripa I.B., De Brasi C.D. Developing a new generation of tests for genotyping hemophilia-causative rearrangements involving int22h and int1h hotspots in the factor VIII gene. J Thromb Haemost. 2008; 6 (5): 830–6. https://doi.org/10.1111/j.1538-7836.2008.02926.x.
  9. Lupski J.R., Stankiewicz P. Genomic disorders: molecular mechanisms for rearrangements and conveyed phenotypes. PLoS Genet. 2005; 1 (6): 49. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.0010049.
  10. Turner D.J., Miretti M., Rajan D., Fiegler H., Carter N.P., Blayney M.L., Beck S., Hurles M.E. Germline rates of de novo meiotic deletions and duplications causing several genomic disorders. Nat Genet. 2008; 40 (1): 90–5. https://doi.org/10.1038/ng.2007.40.
  11. Shaw C.J., Lupski J.R. Implications of human genome architecture for rearrangement-based disorders: the genomic basis of disease. Hum Mol Genet. 2004; 13 (1): 57–64. https://doi.org/10.1093/hmg/ddh073.
  12. Bailey J.A., Eichler E.E. Primate segmental duplications: crucibles of evolution, diversity and disease. Nat Rev Genet. 2006; 7 (7): 552–64. https://doi.org/10.1038/nrg1895.
  13. Rossetti L.C., Goodeve A., Larripa I.B., De Brasi C.D. Homeologous recombination between AluSx-sequences as a cause of hemophilia. Hum Mutat. 2004; 24 (5): 440. https://doi.org/10.1002/humu.9288.
  14. Reiter L.T., Murakami T., Koeuth T., Pentao L., Muzny D.M., Gibbs R.A., Lupski J.R. A recombination hotspot responsible for two inherited peripheral neuropathies is located near a mariner transposon-like element. Nat Genet. 1996; 12 (3): 288–97. https://doi.org/10.1038/ng0396-288.
  15. Lopez-Correa C., Dorschner M., Brems H., Lazaro C., Clementi M., Upadhyaya M., Dooijes D., Moog U., Kehrer-Sawatzki H., Rutkowski J.L., Fryns J.P., Marynen P., Stephens K., Legius E. Recombination hotspot in NF1 microdeletion patients. Hum Mol Genet. 2001; 10 (13): 1387–92.
  16. Lupski J.R. Hotspots of homologous recombination in the human genome: not all homologous sequences are equal. Genome Biol. 2004; 5 (10): 242. https://doi.org/10.1186/gb-2004-5-10-242.
  17. Lakich D., Kazazian H.H., Jr., Antonarakis S.E., Gitschier J. Inversions disrupting the factor VIII gene are a common cause of severe haemophilia A. Nat Genet. 1993; 5 (3): 236–41. https://doi.org/10.1038/ng1193-236.
  18. Naylor J.A., Buck D., Green P., Williamson H., Bentley D., Giannelli F. Investigation of the factor VIII intron 22 repeated region (int22h) and the associated inversion junctions. Hum Mol Genet. 1995; 4 (7): 1217–24.
  19. Abou-Elew H., Ahmed H., Raslan H., Abdelwahab M., Hammoud R., Mokhtar D., Arnaout H. Genotyping of intron 22-related rearrangements of F8 by inverse-shifting PCR in Egyptian hemophilia A patients. Ann Hematol. 2011; 90 (5): 579–84. https://doi.org/10.1007/s00277-010-1115-x.
  20. Lannoy N., Grisart B., Eeckhoudt S., Verellen-Dumoulin C., Lambert C., Vikkula M., Hermans C. Intron 22 homologous regions are implicated in exons 1–22 duplications of the F8 gene. Eur. J. Hum Genet. 2013; 21 (9): 970–6. https://doi.org/10.1038/ejhg.2012.275.
  21. Jourdy Y., Chatron N., Fretigny M., Carage M.L., Chambost H., Claeyssens-Donadel S., Roussel-Robert V., Negrier C., Sanlaville D., Vinciguerra C. Molecular cytogenetic characterization of five F8 complex rearrangements: utility for haemophilia A genetic counselling. Haemophilia. 2017; 23 (4): 316–23. https://doi.org/10.1111/hae.13218.
  22. Brinke A., Tagliavacca L., Naylor J., Green P., Giangrande P., Giannelli F. Two chimaeric transcription units result from an inversion breaking intron 1 of the factor VIII gene and a region reportedly affected by reciprocal translocations in T-cell leukaemia. Hum Mol. Genet. 1996; 5 (12): 1945–51.
  23. Weterings E., van Gent D.C. The mechanism of non-homologous end-joining: a synopsis of synapsis. DNA Repair (Amst). 2004; 3 (11): 1425–35. https://doi.org/10.1016/j.dnarep.2004.06.003.
  24. Lieber M.R. The mechanism of human nonhomologous DNA end joining. J. Biol. Chem. 2008; 283 (1): 1–5. https://doi.org/10.1074/jbc.R700039200.
  25. Toffolatti L., Cardazzo B., Nobile C., Danieli G.A., Gualandi F., Muntoni F., Abbs S., Zanetti P., Angelini C., Ferlini A., Fanin M., Patarnello T. Investigating the mechanism of chromosomal deletion: characterization of 39 deletion breakpoints in introns 47 and 48 of the human dystrophin gene. Genomics. 2002; 80 (5): 523–30.
  26. Oldenburg J., Pavlova A. Genetic risk factors for inhibitors to factors VIII and IX. Haemophilia. 2006; 12 (6): 15–22. https://doi.org/10.1111/j.1365-2516.2006.01361.x.
  27. Lee J.A., Carvalho C.M., Lupski J.R. A DNA replication mechanism for generating nonrecurrent rearrangements associated with genomic disorders. Cell. 2007; 131 (7): 1235–47. https://doi.org/10.1016/j.cell.2007.11.037.
  28. Hastings P.J., Lupski J.R., Rosenberg S.M., Ira G. Mechanisms of change in gene copy number. Nat Rev Genet. 2009; 10 (8): 551–64. https://doi.org/10.1038/nrg2593.
  29. Vanmarsenille L., Giannandrea M., Fieremans N., Verbeeck J., Belet S., Raynaud M., Vogels A., Mannik K., Ounap K., Jacqueline V., Briault S., Van Esch H., D’Adamo P., Froyen G. Increased dosage of RAB39B affects neuronal development and could explain the cognitive impairment in male patients with distal Xq28 copy number gains. Hum Mutat. 2014; 35 (3): 377–83. https://doi.org/10.1002/humu.22497.
  30. Janczar S., Fogtman A., Koblowska M., Baranska D., Pastorczak A., Wegner O., Kostrzewska M., Laguna P., Borowiec M., Mlynarski W. Novel severe hemophilia A and moyamoya (SHAM) syndrome caused by Xq28 deletions encompassing F8 and BRCC3 genes. Blood. 2014; 123 (25): 4002–4. https://doi.org/10.1182/blood-2014-02-553685.