Ключевые результаты
Исследователи провели анализ 5 пациентов детского возраста с синдромом Ли (LS), вызванным мутациями в гене SURF1. В группе были 4 девочки и 1 мальчик в возрасте от 13 месяцев до 2 лет 7 месяцев. Методом секвенирования нового поколения (NGS) выявлено 6 вариантов гена SURF1, из которых 2 были известны ранее, а 4 варианта оказались новыми:
- c.314-317delTGCC (p.L105Qfs*7)
- c.588+1_588+3delGTA (splicing)
- c.655G>T (p.Glu219)
- c.515+3G>C
Методология
Исследование включало комплексный анализ клинических данных пациентов с подтвержденными мутациями в гене SURF1. Для определения экспрессии гена проведена полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией (RT-qPCR) на периферической крови 4 пациентов в сравнении с их родителями. Для оценки числа копий митохондриальной ДНК анализировали соотношения митохондриальных генов (ND1, COX1, COX2, ND4) к ядерному референсному гену GAPDH методом RT-qPCR, используя образцы 10 здоровых детей в качестве контроля.
Для изучения влияния выявленных вариантов на структуру белка SURF1 использовали трехмерный структурный анализ на основе Iterative Threading ASSEmbly Refinement (I-TASSER). Также проведен анализ гидрофобности и стабильности белка для новых вариантов.
Клиническое значение
Исследование показало, что у пациентов с мутациями в гене SURF1 наблюдается значительно сниженный уровень экспрессии мРНК по сравнению с их родителями. Анализ соотношений митохондриальных генов продемонстрировал значительное снижение числа копий митохондриальной ДНК (истощение мтДНК).
Все выявленные варианты гена SURF1 локализованы в домене Shy1, который является ключевой структурной основой для осуществления митохондриальных функций белка SURF1. Трехмерный структурный анализ показал, что все 6 вариантов вызывают изменения пространственной структуры белка SURF1.
Новые варианты могут снижать гидрофильность, повышать гидрофобность и уменьшать структурную стабильность белка, что предположительно нарушает его функцию в биосинтезе комплекса цитохром с оксидазы (COX).
Выводы
Результаты исследования расширяют спектр известных патогенных вариантов гена SURF1, связанных с синдромом Ли. Выявленные молекулярные механизмы, включающие снижение экспрессии мРНК SURF1, уменьшение числа копий митохондриальной ДНК и изменение структурных характеристик белка SURF1, проливают свет на патогенез заболевания.
Белок SURF1 локализуется во внутренней мембране митохондрий и участвует в биосинтезе комплекса цитохром с оксидазы (COX), что объясняет митохондриальную дисфункцию при его мутациях. Особую значимость представляют новые варианты гена SURF1, которые могут быть включены в диагностические панели при обследовании пациентов с подозрением на синдром Ли.