多组学分析发现了神经发育障碍中BCLAF3基因的罕见CCG重复扩增现象

《Genome Medicine》：Multiomic approaches identify a rare CCG repeat expansion in BCLAF3 in neurodevelopmental disorders

　　

摘要

背景

串联重复序列扩增与多种神经系统疾病相关。本文报道了在患有神经发育障碍的男性患者中，BCLAF3基因5’UTR区域Xp22位点上一种新的高度甲基化的CCG重复序列扩增现象。

方法

我们利用一个存在BCLAF3重复序列扩增的家庭中的患者来源成纤维细胞和神经元模型，生成多组学数据，以研究该重复序列扩增带来的下游分子变化。为寻找更多具有BCLAF3重复序列扩增的受影响个体，我们对有神经发育异常表现的患者的甲基化阵列（样本数n=12,375）和短读长基因组（样本数n=15,963）进行了筛查。此外，我们还利用长读长测序数据（样本数n=793）以及群体水平的短读长测序数据（样本数n=410,076），对普通人群中的BCLAF3重复序列扩增情况进行了分析。

结果

长读长测序证实了重复序列扩增区域存在高度甲基化现象。患者来源的细胞中BCLAF3基因的RNA和蛋白质表达均受到抑制。我们发现BCLAF3基因的CCG重复序列扩增会形成一种此前未被发现的脆弱位点（FRAXG），该位点会导致周围的染色质状态从开放的常染色质转变为闭合的异染色质。通过我们的多组学筛查方法，我们又发现了三名无亲缘关系的男性以及一名有亲缘关系的男性表弟存在重复序列扩增，其中两人通过长读长测序得到验证（样本数n=2），两人通过短读长测序预测出存在该扩增（样本数n=2）。在一个家庭中，BCLAF3重复序列扩增与比初始诊断更严重的表型相关。对三位携带该扩增的母亲的长读长测序结果显示，X染色体失活存在偏向性，这进一步凸显了带有该扩增等位基因的潜在有害作用。而在对照群体的长读长测序数据中并未检测到此类扩增现象。对英国生物银行中数据的分析表明，BCLAF3重复序列扩增的发病率可能比FMR1重复序列扩增低约20倍。

结论

BCLAF3基因5’UTR区域的CCG重复序列扩增很可能是一种与男性X连锁神经发育障碍相关的新型遗传病因。未来需要进一步的研究来明确该疾病的表型谱并确定其发病机制。