《Frontiers in Genetics》:Novel variants of TP63 identified in Chinese families with split-hand/foot malformation
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目的:裂手/裂足畸形(split-hand/foot malformation,SHFM)是一组累及手足的先天性出生缺陷,可显著影响患者生活质量。TP63基因编码p63蛋白,TP63杂合变异可导致SHFM。本研究旨在鉴定3个中国SHFM家系中的TP63基因变异
目的:裂手/裂足畸形(split-hand/foot malformation,SHFM)是一组累及手足的先天性出生缺陷,可显著影响患者生活质量。TP63基因编码p63蛋白,TP63杂合变异可导致SHFM。本研究旨在鉴定3个中国SHFM家系中的TP63基因变异。
方法:纳入3个中国SHFM家系。先证者1和先证者2具有家族史,先证者3为散发病例。采集先证者及可获得家系成员外周血,提取基因组DNA。通过全外显子组测序(whole exome sequencing,WES)筛选候选致病变异,并采用PCR基础的Sanger测序及生物信息学分析进行验证。
结果:在TP63基因中检出3个不同的错义变异:c.2032G>C(p.Glu678Gln)、c.956G>A(p.Arg319His)和c.689T>A(p.Val230Asp)。其中c.689T>A(p.Val230Asp)为新变异。
结论:本研究在SHFM家系中发现了3个TP63变异,扩展了TP63的变异谱。这些发现进一步支持TP63在肢体及非肢体畸形中的异质性作用,并拓宽了相关疾病的遗传谱系,为产前遗传诊断和遗传咨询提供了依据。
裂手/裂足畸形(SHFM)是一种严重的先天性肢体发育障碍,主要表现为手和/或足中央列发育缺失或发育不全,属于临床异质性显著的遗传病。既往研究已将多种基因与不同亚型联系起来,其中TP63对应SHFM4。TP63编码转录因子p63(p53家族成员),参与转录激活、细胞周期阻滞和细胞凋亡,并对胚胎期顶外胚层嵴(apical ectodermal ridge,AER)的维持至关重要。AER功能受损会导致肢体中央射线形成障碍,这是TP63相关SHFM4的核心致病机制。基于此,研究人员对3个中国SHFM家系开展TP63变异筛查,旨在明确致病变异、扩展已知变异谱,并为分子诊断和遗传咨询提供证据。
研究纳入50余个先天性肢体畸形家系中的3个TP63阳性家系。研究人员结合临床检查与影像学评估(X线、CT、MRI),采集外周血并提取DNA;采用WES筛选候选变异,PCR-Sanger测序验证共分离关系;同时进行群体数据库过滤、ACMG致病性判定、保守性分析及蛋白三维结构预测。研究结果表明,3个家系分别携带TP63错义变异c.2032G>C(p.Glu678Gln)、c.956G>A(p.Arg319His)和新发c.689T>A(p.Val230Asp),均与SHFM表型共分离或符合新生突变特征。研究提示TP63变异具有明显表型异质性,既可表现为孤立性四肢缺陷,也可伴随其他外胚层来源结构异常。该研究的重要意义在于补充了TP63致病变异库,强化了TP63筛查在SHFM分子诊断中的价值,并为出生前诊断和遗传咨询提供了更充分的分子依据。
研究采用的主要技术方法较为清晰:首先对家系成员进行临床与影像学评估并采集外周血样本;随后进行WES筛查候选变异,并以PCR-Sanger测序验证;最后结合ACMG分级、保守性分析、三维蛋白建模及共分离/亲子关系分析完成致病性评估。
结果部分可概括如下。
临床分析:
家系1先证者表现为双侧中指及第三掌骨缺失,并伴第三趾和部分第三跖骨缺失,母亲和姨母也有足部指(趾)骨缺失。
家系2先证者双手示食指与中指排列异常,并累及掌骨,父亲表型相似但更复杂。
家系3先证者表现为双侧SHFM,中央列缺失并伴骨性结构缺如,其他家系成员未见相似表型。
这些临床观察说明TP63相关SHFM在同一家族内亦可呈现不同严重程度。
遗传学鉴定:
家系1检出TP63外显子14杂合变异c.2032G>C(p.Glu678Gln),存在于先证者、母亲和姨母。
家系2检出外显子7变异c.956G>A(p.Arg319His),存在于先证者和父亲。
家系3检出外显子5新发杂合变异c.689T>A(p.Val230Asp),亲子关系分析支持其为de novo变异(新生突变)。
上述结果表明,TP63变异既可表现为家族遗传,也可表现为散发新生突变。
生物信息学分析:
研究人员发现3个变异位点周围氨基酸在多物种中高度保守,提示这些位点对蛋白功能重要。致病性预测软件将3个变异均判定为“致病”相关。结构建模显示,p.Val230Asp位于DNA结合域(DNA-binding domain,DBD),疏水性缬氨酸被带负电荷的天冬氨酸替代,可能破坏局部疏水堆积并影响DNA结合能力;p.Glu678Gln位于C端转录抑制区(transactivation inhibitory domain,TID),可能影响泛素化位点并改变蛋白稳定性。
在讨论部分,研究人员指出,SHFM具有高度遗传异质性,不同亚型具有不同遗传方式和临床谱系。TP63相关SHFM4的致病变异分布广泛,且可导致孤立性肢体畸形或伴随其他外胚层结构异常。本文3个家系中均未见智力或心脏受累,符合TP63相关表型谱。作者进一步强调,C端区域变异多影响蛋白稳定性,常与孤立性SHFM相关;而DBD区域变异更常与综合征型表现相关,但也可导致孤立性SHFM。新变异p.Glu678Gln位于TID热点区域,邻近已知致病位点,支持其致病可能;p.Val230Asp位于DBD,结合其结构改变和高度保守性,也支持其与疾病相关。
研究结论指出:本研究在3个中国SHFM家系中鉴定到3个TP63错义变异,其中1个为新变异,扩展了TP63变异谱,并为SHFM的精准诊断和遗传咨询提供了分子证据;但新变异的功能致病机制仍需进一步实验验证。