54. Полное секвенирование экзома (WES) трансгендеров

eis_gen — 06.05.2021

Продолжаю рассказ о поиске генов, ответственных за трансгендерность. Современные методы секвенирования ДНК позволяют «прочесть» экзом (совокупность всех кодирующих участков генома) и даже полный геном. На первый взгляд, кажется, что с их помощью можно легко найти гены, ответственные за тот или иной признак или болезнь. Надо лишь сравнить последовательность ДНК (сиквенс) тех, кто имеет изучаемый признак, с сиквенсом эталонной ДНК (Human reference genome). Однако в реальности всё намного сложней. Основная проблема связана со сложностью поиска в гигантском массиве отличий, выявляемых при секвенировании любого генома, «сигнала», относящегося к изучаемому признаку. В полной мере это относится и к исследованию, о котором пойдёт речь в данном посте — The Use of Whole Exome Sequencing in a Cohort of Transgender Individuals to Identify Rare Genetic Variants. Эта статья исследователей из США опубликована в декабре 2019 года и она доступна здесь: https://www.nature.com/articles/s41598-019-53500-y 

В данном исследовании были секвенированы экзомы 30 трансгендеров (17 M→ F и 13 F→M). При сравнении сиквенсов трансгендеров с эталонной ДНК было выявлено 120582 геномных вариантов (отличий). Но какие из них связаны с трансгендерностью? Чтобы сузить число «претендентов» в подобных исследованиях всегда проводится фильтрация. Её цель - исключить варианты, сведения о которых позволяют судить, что они вряд ли имеют отношение к изучаемому признаку, и наоборот, оставить те, которые удовлетворяют определённым критериям. В данном случае, критерии, по которым вариант сохранялся после фильтрации,  были следующие:

· вариант отсутствовал в 88 экзомах людей, не являющихся трансгендерами, сиквенсы которых были доступны авторам работы (in-house)

· вариант отсутствовал в базе полиморфизма единичного нуклеотида dbSNP 

· частота варианта меньше 1% в базах геномных вариаций ExAC, 1000 Genome, и Yale databases

· значимость варианта неясна или есть вероятность его патогенности.

Первые три критерия, фактически, исключают варианты более частые, чем трансгендерность (через фильтр проходят только те, чья частота меньше 1%). А вот последний критерий означает, что отбирались только варианты, которые предположительно могут серьёзно нарушать функционирование кодируемого геном белка и быть патогенными. Такими, в частности, являются нонсенс-мутации, мутации сдвига рамки считывания и сплайсинг-мутации. Коротко об этих вариантах. 

Нонсенс-мутации приводят к формированию преждевременного «стоп сигнала», в результате чего синтез кодируемого белка на этом месте прекращается и белковая молекула оказывается укороченной. 

Мутации сдвига рамки считывания, приводят к тому, что последовательность аминокислот в белке после места мутации совершенно не соответствует той, что должна быть. Сдвиг рамки считывания возникает вследствие вставки или удаления одного, двух или большего числа нуклеотидов, но это число не равно и не кратно трём. Действительно вставка трёх нуклеотидов приведёт к включению в белковую молекулу одной дополнительной аминокислоты, кодируемой этими тремя нуклеотидами, но рамка считывания сохранится. Рамка считывания не меняется и в случае удаления (делеции) трёх нуклеотидов, правда в белке будет отсутствовать кодируемая ими аминокислота. В некоторых случаях и такие варианты приводят к тяжёлой патологии, например, наиболее частая мутация у больных муковисцидозом это как раз делеция трёх нуклеотидов в гене CFTR. 

Сплайсинг-мутации приводят к нарушению процесса формирования информационной РНК (mРНК). Сплайсинг это вырезание из первичного транскрипта некодирующих участков (интронов), в результате чего остаётся только кодирующая часть гена (экзоны). Сплайсинг-мутации нарушают этот процесс. При этом вместе с интронами удаляется часть или целый экзон; в других случаях какой-то интрон или его часть оказываются не вырезанными и включёнными в mРНК. Это приводит к тому, что аминокислотная последовательность кодируемого белка оказывается изменённой. 

Более частыми являются миссенс-мутации. Это замена одной аминокислоты на другую. Некоторые миссенс-мутации достаточно безвредны, а некоторые могут существенно повлиять на свойство кодируемого белка. Для оценки степени «зловредности» мутаций созданы специальные компьютерные программы. Полученная с их помощью оценка возможной патогенности мутации используется при фильтации. 

Вернёмся к исследованию трансгендеров. После проведения фильтрации остался 441 вариант в 421 гене. Но и это число было уменьшено, так как было решено исключить 154 варианта из некодирующих областей. Среди оставшихся 21 нонсенс-мутация, 13 сплайсинг-мутаций, 28 мутаций со сдвигом рамки считывания и 225 возможно патогенных миссенс мутаций. В статье приводятся таблицы со всеми этими вариантами. За исключением 10 случаев, каждая мутация встречалась только один раз, то есть среди 30 трансгендеров только у одного человека выявлялся один мутантный аллель данного гена. Исключением были либо гомозиготы (у них оба аллеля мутантны), либо мутантный аллель был выявлен у нескольких человек.  

Чтобы ещё более понизить число подозреваемых генов, исследователи воспользовались двумя «подсказками». По первой «подсказке» среди отфильтрованных генов искались те, которые каким-то образом связаны с эстрогенами или андрогенами. Таких оказалось 4 (табл.1).

В третьей колонке таблицы приводятся причины, почему авторы выбрали эти гены. В первой и второй колонке даются названия гена и его мутации. Поясню обозначения мутаций на примере Y216C. Число 216 это порядковый номер аминокислоты в кодируемом белке. Буквы обозначают аминокислоты (см. табл.2). То есть Y216C это миссенс-мутация, в которой триптофан (Y) заменён на цистеин (С). Красным цветом показаны нонсенс-мутации. В обеих из них на месте глутамина возникает стоп-кодон (обозначается как Х).

Вторая «подсказка», использованная авторами работы, основывалась на генах, связанных с половым диморфизмом четырёх участков мозга грызунов (VMN, mPOA, AVPV и аркообразное ядро). Для этих генов есть человеческие ортологи (структурно сходные гены в геномах разных организмов, имеющие общее происхождение, в данном случае грызунов и человека). Исследовали стали смотреть, а есть ли эти ортологичные гены среди вариантов, прошедших фильтрацию, и выявили 15 генов (табл.3).

Вот эти 19 генов (4 найденные по первой «подсказке, 15 по второй), по мнению авторов, являются кандидатами для дальнейшего изучения их связи с гендерной дисфорией. В них имелась 21 мутация, каждая встречалась только один раз. В двух генах (PPARGC1B и TNN) было найдено две мутации, но опять-таки каждая только у одного человека. Достоверность всех 21 мутаций была перепроверена с помощью классического секвенирования по Сандерсу (оно более точное в сравнении с WES). 

Странно, что авторы не включили в число кандидатов ген DIAPH2 (находится на хромосоме Х). Нонсенс мутация G246X в этом гене была выявлена у 4 трансгендеров. Трое из них (F →M), были гетерозиготными по этой мутации, то есть она имелась на одной хромосоме Х, а на второй её не было. Четвёртым был трансгендер M → F (гемизиготен по G246X). Ген DIAPH2 участвует в развитии и нормальном функционировании яичников, а его дефект, по крайней мере, в одной семье был связан с преждевременной недостаточностью яичников. В этом случае ген был повреждён в результате хромосомной транслокации, имеющейся у матери и унаследованной дочерью.   

Сами авторы, заключая свою статью, подчёркивают, что это лишь предварительное исследование, но 19 генов-кандидатов это хорошая отправная точка. При контактах с прессой они сообщили о том, что у них на подходе результаты для новой группы трансгендеров. Так что будем ждать новую публикацию.

Подведём кратко итоги по данному исследованию. Его результаты, честно говоря, не впечатляют. С помощью WES у трансгендеров было выявлено несколько сот редких генетических вариантов (прошедших фильтрацию), но большая часть из них была фактически проигнорирована. В качестве кандидатов были отобраны те, что каким-либо образом ассоциированы с половыми гормонами или ортологами генов грызунов, связанных с половым диморфизмом мозга. А что если попробовать иные «подсказки». Именно так и поступили исследователи из Китая, работа которых будет рассмотрена в следующем посте. 

EIS-gen

Оставить комментарий

Популярные посты:

figunet

Инвайт-коды для Мира Танков: 5 способов ускорить прокачку

reineke_fuchs

Чудо, которое я не могу вам показать

masterok

У Ванги и Нострадамуса было одно и то же предсказание на 2025 год

bloody_icon

Светлые человечки на марше

shuwany

День, когда рождается Судьба

glukovarenik

Истринская сыроварня

morena_morana

Как изменились женщины за последние 25-30 лет? Четыре главных отличия

everstti_rymin

Красивое

dinasovkova

Два портрета Чуковского

• Ранее
• Архив