Ugrás a tartalomhoz

Molekuláris diagnosztika

Dr. Balogh István, Dr. Kappelmayer János, Dr. Tőzsér József (2011)

Debreceni Egyetem

9. fejezet - 9. Példák monogénes betegségekre

9. fejezet - 9. Példák monogénes betegségekre

Tartalom

Az egyik leggyakoribb súlyos öröklött betegség a cisztikus fibrózis (CF). A betegség oka a CFTR klorid ioncsatorna kóros működése. A fehérje 1480 aminosavból áll, melyek a 9.1. ábrán látható doménszerkezetbe szerveződnek. A fehérje nagy része intracellulárisan foglal helyet, az egyenként hat transzmembrán egységet tartalmazó két transzmembrán domén (TM1, TM2, transmembrane domain 1, 2) alkotja a klorid csatornát. A csatorna nyitásban fontos szerepük van a nukleotid kötő doméneknek (NBD1, NBD2, nucleotide-binding domain 1, 2). Az intracellulárisan elhelyezkedő, citoszkeletonnal kapcsolatban levő karboxi terminális (TRL, treonin-arginin-leucin aminosavakkal végződik) számos más fehérje kapcsolódásában játszik szerepet. Ezek a fehérjék (az ábrán nyíllal jelöltek) nagymértékben befolyásolják a CFTR funkcióját, a konduktanciát, más ioncsatornák szabályozását illetve a CFTR sejten belüli lokalizációját is. A leggyakoribb CF-et okozó mutáció, a p.F508del, az NBD1-ben található.

9.1. ábra - 9.1. ábra. A CFTR fehérje

9.1. ábra. A CFTR fehérje

A CF molekuláris oka a CFTR génben bekövetkező funkcióvesztéssel járó mutáció(k). A betegség a CFTR fehérje nem megfelelő működése miatt alakul ki. A betegség autoszomális recesszíven öröklődik. A CFTR génben eddig több, mint 1600 patogén mutációt írtak le. Egyetlen mutáció, az 508-as aminosav helyen található fenilalanin deléciója áll a betegség hátterében az esetek kb. 70%-ában. A többi eltérés nagyfokú interetnikai variabilitást mutat, így szükséges minden populáció esetében a mutáció spektrum felmérése. A CF a leggyakoribb monogénes súlyos genetikai betegség, prevalenciája kb. 1:3000, hordozó frekvenciája 1:25.

A 9.2. ábrán a mutációk molekuláris következményeinek egyfajta csoportosítása látható. Az I. osztályú patogén mutációk igen hamar beavatkoznak a CFTR termelésébe, ekkor a fehérje nem, vagy igen csökkent mennyiségben állítódik elő. Ezen eltérések olvasási keret eltolódást okozó mutációk, promotert érintő mutációk vagy trunkáló, korai stop kodont eredményező mutációk, esetleg nagy, több ezer nukleotidot érintő átrendeződések (deléciók, inzerciók) lehetnek. A II. osztályú mutációk esetében a fehérje érési folyamatai sérülnek, a csomagolódás (folding) tökéletlensége miatt az újonnan szintetizált CFTR molekulák intracellulárisan elemésztődnek, a citoplazma membránba nem jutnak ki. A III. osztályú mutációk a CFTR csatorna funkciójához szükséges szabályozást érintik, interferálnak a nukleotid kötő doménekkel (NBD, nucleotide binding domain). A IV. osztályú mutációk a csatorna funkció sérülésével járnak, a CFTR vagy nem vezet, vagy rövid ideig van nyitva. Előfordulhatnak még olyan patogén eltérések is, melyek a már membránba kikerült CFTR élettartamát érintik károsan, azaz az túlságosan rövid lesz. Fenti mutációtípusok homozigóta, vagy összetett heterozigóta formában vezetnek a CF kialakulásához. A betegség molekuláris hátterének kiderítése nagy jelentőségű, mert klinikai kipróbálás alatt van több, mutáció specifikus terápiás szer is (pl. a p.Gly551Asp mutáció esetében), azaz a személyre szabott terápia a közeljövőben realitás lehet.

9.2. ábra - 9.2. ábra. Monogénes betegségek: a cystás fibrosis (CF).

9.2. ábra. Monogénes betegségek: a cystás fibrosis (CF).

A p.F508del a leggyakoribb cisztikus fibrózist okozó mutáció, három nukleotid olvasási keret eltolódást nem okozó deléciója az 508. fenilalanin aminosav kiesését eredményezi. A 9.3. ábra végigköveti a CFTR fehérje érési folyamatát, vad típus, illetve p.F508del mutáció esetén. Az endoplazmás retikulumban található CFTR fehérje (éretlen B) vad típus esetén továbbjut a stabil B állapotba, bár nagy részére nincs szükség, így proteaszómális degradációra kerül. A p.F508del mutáció esetében az összes szintetizálódó CFTR molekula degradálódik. A vad típusú CFTR fehérje a Golgi komplexben komplex glikozilációt kap és kijut a citoplazma membránba. Az ábra közepén az érési állapotnak megfelelő CFTR fehérje molekulák immunoblotting módszerrel történő kimutatása látható, a detektált molekula súlyok az érési állapotnak megfelelőek.

9.3. ábra - 9.3. ábra. CF: a p.F508del mutáció hatása

9.3. ábra. CF: a p.F508del mutáció hatása