靶向长读长测序揭示不同病因假性甲状旁腺功能减退症中GNAS基因座的等位基因特异性甲基化图谱

《Journal of Bone and Mineral Research》：Targeted long-read sequencing reveals allele-specific methylation profiles at the GNAS locus in pseudohypoparathyroidism with various etiologies

　　

摘要

假性甲状旁腺功能减退症（PHP）患者由于 Gsα 表达减少而出现甲状旁腺激素抵抗。母源性 Gsα 编码外显子上的功能丧失变异可导致 PHP 1A 型（PHP1A），而 GNAS 位点差异甲基化区域（DMR）的甲基化缺陷可导致 PHP 1B 型（PHP1B）。GNAS-AS1:TSS-DMR（AS1-DMR）、GNAS-AS2:TSS-DMR（AS2-DMR）、GNAS-XL:Ex1-DMR（XL-DMR）和 GNAS-A/B:TSS-DMR（A/B-DMR）均受母源甲基化调控。GNAS-NESP:TSS-DMR（NESP-DMR）则受父源甲基化调控。STX16 作为长距离增强子调控 NESP55 和 XL。PHP1B 病例通常表现为 A/B-DMR 低甲基化以及 GNAS-DMRs 中各种甲基化模式；然而，GNAS-DMRs 甲基化模式的调控机制仍不清楚。我们利用靶向长读长测序（T-LRS）技术，对一个 PHP1A 病例（该病例的缺失累及 A/B-DMR 3′ 端至 GNAS 外显子 1）、八个 PHP1B 病例（三个家族性病例[母源 STX16 缺失、母源 GNAS 重复和母源等位基因上的逆转录转座子插入]，一个 STX16 缺失的散发性病例，以及四个表观突变病例[两个典型甲基化模式和两个非典型甲基化模式]），以及一名表现为正常表型的父源 GNAS 重复个体的所有 CpG 位点等位基因特异性甲基化水平及结构异常进行了评估。该 PHP1A 病例在完好的 A/B-DMR 处显示出正常甲基化，从而缩小了建立和/或维持 A/B-DMR 母源甲基化印记的关键区域。STX16 缺失病例以及因母源重复导致 STX16 与 AS2-DMR 之间距离延长的病例均表现出 AS2-DMR 低甲基化，提示 STX16 对 AS2-DMR 的增强子效应并不完全。此外，我们确定了 AS2-DMR 的精确区域。逆转录转座子插入（chr20:58,863,683）病例表现出明显的 A/B-DMR 低甲基化，同时 AS1-DMR、AS2-DMR 和 XL-DMR 也出现轻度低甲基化，而这些异常在常规甲基化分析中未能被检测出来。散发性病例在所有 GNAS-DMRs 中均表现出嵌合性甲基化异常，表明异常甲基化发生在早期胚胎发育阶段。T-LRS 是阐明 GNAS-DMRs 甲基化模式调控的有力工具。（300/300）

通俗摘要

假性甲状旁腺功能减退症（PHP）由 Gsα 表达减少引起的 PTH 抵抗所导致。在本研究中，我们利用靶向长读长测序（T-LRS）技术，对一个 PHP1A 病例（其缺失累及 A/B 差异甲基化区域（DMR）的 3′ 端）和八个 PHP1B 病例（三个家族性病例和五个散发性病例）的 GNAS 位点内所有 CpG 的等位基因特异性甲基化水平及结构异常进行了评估。本研究展示了不同病因的 PHP 病例在 GNAS-DMRs 处的等位基因特异性甲基化谱及结构异常。T-LRS 是阐明 GNAS-DMRs 甲基化模式调控机制的有力分析工具。（99/100）