Мутации в гене NUP160, который кодирует один белковый компонент комплекса ядерных пор нуклеопорин 160 кДа, причастны к стероидно-резистентному нефротическому синдрому, сообщила международная группа 25 марта 2019 г. в JASN. Мутации в этом гене ранее не были связаны со стероидно-резистентным нефротическим синдромом.
"Наши результаты показывают, что NUP160 должен быть включен в панель генов, используемую для диагностики стероид-резистентного нефротического синдрома для выявления дополнительных пациентов с гомозиготными или компаунд-гетерозиготными мутациями NUP160," говорит Чжэ Хан, Ph.D., доцент Центра исследований генетической медицины Детского национального университета и старший автор исследования.
Почки фильтруют кровь и выводят отходы из организма с мочой. Нефротический синдром – это заболевание почек, вызванное нарушением фильтрационного барьера клубочков, которое позволяет значительному количеству белка просачиваться в мочу. Хотя некоторые типы нефротического синдрома можно лечить стероидами, форма заболевания, вызванная генетическими мутациями, не реагирует на стероиды.
Пациентка, о которой шла речь в статье JASN, испытала постоянно высокий уровень белка в моче (протеинурия) с 7 лет. К 10 годам она была госпитализирована в шанхайскую больницу и перенесла первую почечную биопсию, которая показала некоторое повреждение почек. Три года спустя у нее была вторая биопсия почек, показавшая более выраженное заболевание почек. Лечение стероидным преднизоном; циклофосфамид, химиотерапевтический препарат; и гликозид tripterygium wilfordii, традиционная терапия, все не удалось. К 15 годам состояние девочки ухудшилось, и у нее была терминальная стадия почечной недостаточности, последняя из пяти стадий хронической болезни почек.
Старший брат и старшая сестра также страдали стероидно-резистентным нефротическим синдромом, и оба умерли от терминальной стадии болезни почек, не дожив до 17 лет. В 16 лет девушке сделали пересадку почки, которая спасла ей жизнь.
Хан узнал о семье, представляя результаты исследований в Китае. Участник его сеанса сказал, что он подозревал, что неизвестная мутация может быть причиной стероидно-резистентного нефротического синдрома в этой семье, и он пригласил Хана работать вместе, чтобы разгадать генетическую загадку.
Проведя полное секвенирование экзома выживших членов семьи, исследовательская группа обнаружила, что и мать, и отец несут по одной мутированной копии NUP160 и по одной хорошей копии. Их дети унаследовали по одной мутированной копии от обоих родителей, вариант E803K от отца и вариант R1173X, который вызывает усеченные белки, от матери. У женщины (сейчас 29) не было никаких мутаций в генах, которые, как известно, связаны со стероидно-резистентным нефротическим синдромом.
Около 50 различных генов, которые выполняют жизненно важные функции, включая кодирующие компоненты щелевой диафрагмы, белки актинового цитоскелета и нуклеопорины, строительные блоки комплекса ядерных пор, могут вызывать стероид-резистентный нефротический синдром при мутации.
Имея десятки возможных подозреваемых, они сузили список до шести вариантных генов, проанализировав частоту минорных аллелей, тип мутации, клинические характеристики и другие факторы.
Ген NUP160 высоко консервативен от мух до человека. Чтобы доказать, что истинным виновником был NUP160, доктор. Группа Хана заставила замолчать ген Nup160 в нефроцитах, фильтрующих почечных клетках у мух. Нефроциты имеют общие молекулярные, клеточные, структурные и функциональные сходства с подоцитами человека. Без Nup160 нефроциты имели уменьшенный ядерный объем, компоненты комплекса ядерных пор были рассредоточены, а локализация ядерных ламинов была нерегулярной. Взрослые мухи с заглушенным Nup160 полностью лишены нефроцитов и живут значительно короче.
Важно отметить, что драматические структурные и функциональные дефекты, вызванные молчанием гена Nup160 мухи в нефроцитах, могут быть полностью устранены путем экспрессии гена NUP160 человека дикого типа, но не путем экспрессии гена NUP160 человека, несущего мутацию E803K или R1173X, идентифицированную из семьи девочки.
"Это исследование выявило новые генетические мутации, которые могут привести к стероидно-резистентному нефротическому синдрому," Хань отмечает. "Кроме того, он демонстрирует высокоэффективную систему функционального исследования вариантов заболевания на основе дрозофилы. Мы называем это системой «Замена гена», поскольку она заменяет ген мухи человеческим геном. Сравнивая функцию гена человека дикого типа с мутантными аллелями пациентов, мы могли точно определить, как конкретная мутация влияет на функцию гена человека в контексте соответствующих тканей или типов клеток. Благодаря низкой стоимости и высокой эффективности системы Drosophila мы можем быстро предоставить столь необходимые функциональные данные для новых генетических вариантов, вызывающих болезни, используя этот подход."