《Agronomy》：Novel Homozygous LAMC3 Frameshift Variant Associated with Confluent Leukoencephalopathy and Low-Grade Tectal Glioneuronal Tumor: Expanding the Phenotypic Spectrum with Bioinformatic Characterization
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摘要翻译：
背景：LAMC3（编码层粘连蛋白γ3）的双等位基因功能缺失变异可引起枕叶皮质发育畸形（OMIM#614115）。该疾病谱中既往未报道过白质病变和颅内肿瘤。研究人员报道了一种新型纯合LAMC3移码变异，扩展了其表型谱和分子谱。方法：对来自一个近亲
摘要翻译：
背景：LAMC3（编码层粘连蛋白γ3）的双等位基因功能缺失变异可引起枕叶皮质发育畸形（OMIM#614115）。该疾病谱中既往未报道过白质病变和颅内肿瘤。研究人员报道了一种新型纯合LAMC3移码变异，扩展了其表型谱和分子谱。方法：对来自一个近亲婚配土耳其家庭的两名青少年同胞进行全外显子组测序，并通过NGS/IGV确认共分离，按照ACMG/AMP标准进行分类。计算机模拟分析包括多序列比对、野生型及突变蛋白的AlphaFold建模，以及与nidogen-1（NID1）的对接分析。结果：两名同胞均携带一种新型纯合LAMC3移码变异（NM_006059.4: c.1852_1882del; p.(Pro618Serfs*5)），该变异被判定为致病性（PVS1、PM2、PP3、PP1），且完全共分离。先证者II.III为17岁女性，在切除一例携带体细胞KRAS（NM_004985.3）p.(Gln61Lys)变异（VAF 42.9%）的顶盖低级别胶质神经元肿瘤后出现术后癫痫，并伴有脑室周围白质胶质增生。先证者II.IV为15岁男性，表现为融合性白质脑病、枕叶巨脑回、顶叶多小脑回及皮质下带状异位，显示出显著的家族内临床不一致性。结论：对接分析显示，该缺失切除了C端nidogen结合区域，消除了预测的野生型相互作用界面（残基906–1029），并将结合位点转移至非天然的N端表面。这一发现是符合功能缺失效应的假说生成性结果。本研究将LAMC3表型扩展至包括白质脑病，并报道了一例同时存在的低级别顶盖胶质神经元肿瘤作为新的单病例观察，支持将LAMC3纳入儿童白质脑病（尤其是近亲婚配背景下）的鉴别诊断。
论文解读：
**一、研究背景与目的**
脑皮质发育畸形（MCDs）是一组异质性疾病，以大脑皮层形成异常为特征，最常见表现为癫痫和神经发育迟缓。LAMC3基因编码层粘连蛋白γ3链，是细胞外基质的重要成分，参与细胞分化、迁移和黏附，在皮层组织和脑回形成中发挥关键作用。LAMC3相关疾病为常染色体隐性遗传病，迄今全球报道的家系不足15个。既往文献已将表型谱从最初定义的枕叶皮质发育畸形扩展至额叶多小脑回、脑室周围结节状异位、颞叶鹅卵石样畸形以及MRI完全正常的癫痫等。然而，白质病变作为主要神经影像学特征以及颅内肿瘤的共发生，此前从未被报道。本研究报道了一个近亲婚配土耳其家庭中的两名青少年同胞，他们携带一种新型纯合LAMC3移码变异（c.1852_1882del; p.(Pro618Serfs*5)），分别表现为融合性白质脑病和低级别顶盖胶质神经元肿瘤，旨在明确其临床、神经影像及分子特征，并通过家系共分离和ACMG/AMP分级确定变异致病性，同时利用保守性分析、AlphaFold建模及与nidogen-1（NID1）的对接分析阐明其结构后果。
**二、主要技术方法**
研究人员对先证者进行全外显子组测序（WES），并对家系成员通过二代测序和IGV读取比对确认共分离；按ACMG/AMP标准对变异进行分类。生物信息学方面，从UniProt获取LAMC3和NID1蛋白序列，利用AlphaFold Server预测野生型及突变型蛋白三维结构，并通过HDOCK服务器进行蛋白-蛋白对接，以5 ?截断值提取界面残基和接触信息，使用PyMOL进行可视化。肿瘤分子分析采用靶向二代测序（FusionPlex Brain Panel V1和VariantPlex Brain Panel V1）检测RNA和DNA变异，并评估MGMT启动子甲基化状态。此外，研究人员还系统检索了PubMed和Google Scholar中所有已报道的LAMC3相关病例，纳入具有个体水平表型和基因型数据的报告。样本来源为来自土耳其近亲婚配家庭的两名先证者及其父母和未患病同胞。
**三、研究结果**
**1. 临床发现**
先证者II.III为17岁6个月女性，因晕厥发作后发现松果体区占位，接受两次手术切除。术后出现癫痫，经左乙拉西坦控制。脑MRI示右侧下丘脑顶盖结节状病变（拟诊顶盖胶质瘤），伴脑室周围白质胶质增生性T2/FLAIR高信号。病理诊断为低级别胶质神经元肿瘤，分子检测发现体细胞KRAS p.(Gln61Lys)致病性变异（VAF 42.9%），未见致病性融合、拷贝数变异或MGMT启动子高甲基化。先证者II.IV为15岁4个月男性，9岁起病癫痫，脑MRI示双侧脑室周围深部白质对称性融合性T2/FLAIR高信号，符合白质脑病；同时存在双侧枕叶巨脑回、顶叶多小脑回和皮质下带状异位。MR波谱示Cho/Cr和Cho/NAA比值轻度升高，CSF蛋白升高至174 mg/dL，溶酶体酶谱正常。比较两名先证者可见显著的家系内表型不一致：尽管基因型相同，但二者在有无颅内肿瘤、白质和皮层受累模式及严重程度、癫痫发作类型和药物反应、认知结局方面均存在差异。
**2. 遗传学发现**
全外显子组测序鉴定出LAMC3（NM_006059.4）外显子13中一个新型纯合移码变异c.1852_1882del；p.(Pro618Serfs*5)。该31 bp缺失使第618位密码子发生移码，并在4个异常残基后引入提前终止密码子。变异预期触发无义介导的mRNA降解（NMD），或产生仅含621个残基的截短蛋白，缺失约61%的野生型序列，包括C端参与层粘连蛋白网络组装的区域。该变异不存在于gnomAD、1000 Genomes等群体数据库，ClinVar和HGMD中亦未见报道。家系共分离分析显示，两名患病同胞为纯合子，父母均为杂合携带者，一名未患病同胞为携带者，另一名未患病同胞不携带该变异，符合常染色体隐性遗传共分离。依据ACMG/AMP标准，该变异满足PVS1、PM2、PP3和PP1判据，被归类为致病性。
**3. 生物信息学发现**
多序列比对显示Pro618及其周围残基在脊椎动物直系同源物中高度保守，提示该区域位于蛋白功能受限区段。AlphaFold建模显示野生型LAMC3呈延长多结构域层粘连蛋白构象，包含N端球状区和延长的C端臂；突变蛋白则仅保留621个残基的紧凑N端片段，完全缺失C端一半，包括参与异三聚体组装和层粘连蛋白网络形成的结构域。叠加比较证实截短去除了约61%的天然链，但保留的N端区域结构基本不变。HDOCK对接分析显示，野生型LAMC3与NID1的相互作用界面位于C端残基906–1029，属于层粘连蛋白EGF样（LE）结构域中的经典nidogen结合模块，形成114个残基间接触；突变蛋白因截短而完全丧失该天然界面，对接转而结合于非天然的N端表面（残基16–348），对应层粘连蛋白N端（LN）结构域区域，形成105个接触。虽然突变复合物的对接分数和置信分数看似更优，但这仅反映顶端姿态的形状和能量互补性，并不代表生理性结合亲和力。界面从天然C端nidogen结合区域转移到非天然N端表面，表明截短蛋白无法重建生理性层粘连蛋白-nidogen界面，任何残余相互作用都是异常的，不太可能支持功能性基底膜组装。这些对接推断是计算性的和假设生成性的，需要共免疫沉淀、表面等离子体共振或等温滴定量热法等直接实验验证。
**四、讨论与结论**
讨论部分指出，该移码变异的致病机制与既往关于层粘连蛋白-nidogen相互作用和小鼠LAMC3敲除的实验研究一致。提前截短是LAMC3相关疾病的常见机制，既往报道的变异以无义、移码和经典剪接位点变异为主。本研究报道的变异使蛋白在比大多数已知等位基因更早的位置终止，完全缺失C端一半，包括组装关键的卷曲螺旋结构域，为完全功能缺失提供了合理的结构基础。此外，研究强调了对截短变异结构研究的一个解释性注意事项：AlphaFold置信得分（如pLDDT和pTM）具有长度依赖性，截短模型可能因全长蛋白中无序、低置信的C端区域被移除而获得更高的全局均值，因此应在共享序列上而非全局比较置信度。针对Proband II.III的肿瘤发现，研究人员讨论了LAMC3种系功能缺失可能破坏胶质祖细胞周围细胞外基质微环境，从而易化KRAS等体细胞致癌事件的可能性，但强调这是基于单例观察的推测，不能排除偶发共存，需在更多LAMC3相关疾病队列中系统评估肿瘤发生。针对Proband II.IV的白质脑病，CSF蛋白升高和MR波谱改变提示存在活动性脱髓鞘和轴突损伤过程，但综合代谢检查未发现溶酶体贮积症等替代病因，支持LAMC3为其遗传病因。结论部分总结：本研究将LAMC3相关疾病表型谱扩展至包含原发性白质脑病，并报道了低级别顶盖胶质神经元肿瘤共发生的单病例新观察，其与LAMC3变异的因果关系尚未证实，需进一步研究。在近亲婚配背景下，应将LAMC3纳入原因不明的儿童白质脑病的鉴别诊断；通过国际协作登记积累更多病例，将有助于阐明种系LAMC3功能缺失与颅内肿瘤之间的关系，并全面描绘该罕见疾病的表型谱。该论文发表于《Agronomy》（注：原文期刊标注为Agronomy，但实际主题与临床遗传学相关，此处按原文信息保留）。
