МУТАЦИИ ГЕНА МИОЦИЛИНА MYOC/TIGR
Мутации в гене MYOC/TIGR обусловливают развитие как аутосомно-доминантной ювенильной открытоугольной глаукомы, так и возрастной открытоугольной глаукомы.
Stone E.M. полагает, что продукт гена TIGR может вызвать повышение внутриглазного давления путем препятствия оттока внутриглазной жидкости ( Stone E.M.,1997 ). Экспрессия гена TIGR наблюдается в трабекулярной сети, и ресничном теле, то есть в структурах глаза, ответственных за регуляцию внутриглазного давления.
Мутантные формы миоцилина не секретируются из клеток и уменьшают секрецию нормальных форм миоцилина, когда обе формы коэкспрессируют в одной клетке ( Jacobson N.,2001 ). Многие мутации в гене миоцилина не столько нарушают синтез пептида, как обусловливают аберрантную конформацию пептида ( Tran P.B.,1999 ; Zhou Z.,1999 ). Эндоплазматический ретикулюм обладает контрольной системой, обеспечивающий мониторинг свернутых и мембранных протеинов через ассоциацию эндоплазматически-ретикулярных шаперонов с нормально скрученными и абберантно скрученными полипептидными цепями ( Ellgaard L.,2003 ). В большинстве случаев секреторные или мебранные протеины, не обладающие соответствующей нативной структурой, не проходят транзит в аппарат Гольджи. Полипептидные цепи с аберрантной конформацией подвергаются эндоплазматически-ретикулярно-ассоциацивной деградации благодаря ретротранспортировке в цитозол с последующей убиквитинацией и протеосомальной деградацией . В некоторых случаях абберантно скрученные полипептидные цепи не эффективно деградируют и образуют эндоплазматически ретикулярные или цитоплазматические агрегаты ( Kopito R.R.,2000 ). Аккумуляция эндоплазматически ретикулярных агрегатов мутантных протеинов обусловливает патогенез многих заболеваний, так как играет центральную роль в инициации клеточной смерти ( Rutishauser J.,2002 ).
Liu Y. и Vollrath D. обнаружли, что мутантные молекулы миоцилина ошибочно сворачиваются, аггрегируют и аккумулируются в больших количествах в эндоплазматическом ретикулюме трабекулярной сети дифференцированных клеток ( Liu Y.,2004 ). Мутантный миоцилин (P370L) не может секретироваться при нормальных условиях и продолжительная экспрессия приводит к аномальной клеточной морфологии и гибели клеток. Авторы предлагают рассматривать миоцилин-ассоциированную глаукому как болезнь накопления в эндоплазматической сети. Прогрессия событий при хронической экспрессии мутантного миоцилина с аберрантной конформацией и последующим избыточным накоплением его в эндоплазматическом ретикулюме трабекулярной сети в ассоциации с дисфункцией оборачивается проявлением фенотипа доминантной глаукомы глаз.
В 1997 году Stone E.M. в семьях с первичной открытоугольной глаукомой идентифицировал мутацию в гене TIGR, приводящую к замене аминокислот в 430 кодоне (tyr-430-his) ( Stone E.M.,1997 ). Позднее, Alward W.L.M. выявлял данную мутацию у пациентов, как аминокислотную замену в 437 кодоне (Y437H), так как Stone E.M. использовал первичные данные о кДНК гена, содержащие ошибку ( Alward W.L.M.,1998 ). Stone E.M. в семьях с первичной открытоугольной глаукомой идентифицировал еще миссенс мутацию в 357 кодоне (gly-357-val; G357V) и терминирующую мутацию в 368 кодоне (glu-368-stop;Q168X) ( Stone E.M.,1997 ). Позднее Stone E.M. рассматривал данную мутацию, как gln-361-ter. Данная nonsense мутация ведет к обрыву синтезируемого пептида из 136 аминокислот. Выявленная мутация Q368X характерна для Австралийской популяции ( Craig J.E.,2001 ; Baird P.N.,2003 ). Фенотипические исследования данной мутации продемонстрировали ассоциацию этого мутационного поражения с самым высоким пиком внутриглазного давления.
Adam M.F. описал ряд новых мутаций в гене MYOC/TIGR во французских семьях с первичной открытоугольной глаукомой ( Adam M.F.,1997 ). Так, нуклеотидная транзиция в 1109 положении C-T обусловливала соответствующую мутационную замену аминокислот в 370 кодоне - pro-370-leu (P370L); нуклеотидная трансверсия в 1430 положении T-G вызывала аминокислотную замену в 477 кодоне - ile-477-ser (I477S); результатом нуклеотидной трансверсии в 1430 положении C-A была мутационная аминокислотная замена в 480 кодоне - asn-480-lys (N480K) ( Adam M.F.,1997 ; Brezin A.P.,1998 ).
Все идентифицированные мутации к этому периоду локализовались в эволюционно консервативном C-терминальном домене гена, имеющем высокую степень гомологии с олфактомедином (olfactomedin) лягушки - внеклеточным гликопротеиновым матриксом глазного эпителия, присутствующего также у крыс и у человека в форме нейронального олфактомедин-подобного протеина, а также у Caenorhabditis elegans в форме белка F11C3.2. Данный консервативный домен кодируется единичным третьим экзоном.
В японских семьях с первичной открытоугольной глаукомой Suzuki Y. в гене MYOC зарегистрировал гетерозиготную нуклеотидную транзицию C-T, обусловливающую мутационную аминокислотную замену в 370 кодоне (pro-370-leu;P370L) TIGR протеина; и замену аминокислот в 367 кодоне (gly-367-arg;G367R) ( Suzuki Y.,1997 ). Данные две мутации - P370L и G367R были описаны и Michels-Raurenstrauss K.G.,1998 .
Stoilova D. у пациентов из Эдинбурга с первичной ювенильной открытоугольной глаукомой обнаружила транзицию A-G в TIGR гене, обусловливающая мутантную замену (gln-337-arg) аминокислот ( Stoilova D.,1997 ).
Во французско-канадских семьях с первичной открытоугольной глаукомой идентифицирована транзиция A-G в 1332 нуклеотиде гена MYOC, результатом которой является замена лизина на глутаминовую кислоту в 423 кодоне (lys-423-glu;K423E) ( Morissette J.,1998 ).
Mansergh F.C. определил две мутации в ген TIGR ( Mansergh F.C.,1998 ). Так, в испанской семье с аутосомно-доминантной ювенильной открытоугольной глаукомой была идентифицирована нуклеотидная замена G-T, обусловливающуя замену валина на фенилаланин в 426 кодоне. В ирландской семье была выявлена замена нуклеотидов (G-A), вызывающая замену аминокислот на пептидном уровне (gly-367-arg).
В корейских семьях с аутосомно-рецессивным наследованием первичной ювенильной открытоугольной глаукомой детерминирована замена кодона аргинина на терминирующий кодон (arg-46-ter;R46X) ( Yoon S.J.K.,1999 ).
В бразильских семьях с ювенильной открытоугольной глаукомой выявлена нуклеотидная транзиция в 1374 нуклеотиде (T-C) гена MYOC, ведущая в 433 кодоне к мутационной замене аминокислоты цистеина на аргинин (cys-433-arg;C433R) ( Vasconcellos J.P.C.,2000 ).
В семьях с первичной ювенильной открытоугольной глаукомой и семьях с аутосомно-доминантным наследованием возрастной глаукомы Vincent A.L. идентифицировал две мутации ( Vincent A.L.,2002 ). Одна мутация локализовалась в гене MYOC и представляла собой нуклеотидную замену гуанина на тимин в 1218 нуклеотиде, ведущую за собой соответствующую мутационную замену глицинового кодона на валиновый кодон (gly-399-val;G399V). Вторая мутация принадлежала гену CYP1B1 и заключалась в аминокислотной замене гистидина на аргинин (arg-368-his;R368H). Мутация гена CYP1B1 оказывала модифицирующее действие на экспрессию гена MYOC. У пациентов с двумя мутациями в разных генах (MYOC + CYP1B1) глаукома развивалась в возрасте 27 лет, тогда как у пациентов с мутацией в единичном гене MYOC глаукома развивалась в возрасте 51 года. Таким образом, второй ген CYP1B1 выступает в роли гена-модификатора путем воздействия на ген MYOC.
В популяции Квебека во французской Канаде распределение мутаций в гене MYOC/TIGR в семьях с первичной открытоугольной глаукомой наблюдалась следующая картина ( Faucher M.,2002 ). Часть семей сегрегировала с уже известными точечными мутациями: gly-367arg ( Mansergh F.C.,1998 ; Michels-Raurenstrauss K.G.,1998 ;
Taniguchi F.,2000 ); gln-368-ter ( Alward W.L.M.,1998 ; Wiggs J.L.,1998 ; Mardin C.Y.,1999 ;
Angius A.,2000 ; Shimizu S.,2000 ; Vazquez C.M.,2000 ;
Craig J.E.,2001 ); lys-423-glu ( Morissette J.,1998 ); pro-481-leu ( Fingert J.H.,1999 ); thr-293-lys ( Fingert J.H.,1999 ; Alward W.L.M.,1998 ;
Williams-Lyn D.,2000 ); glu-352-lys ( Fingert J.H.,1999 ; Williams-Lyn D.,2000 ;
Allingham R.R.,1998 ); gly-367-arg ( Mansergh F.C.,1998 ; Michels-Raurenstrauss K.G.,1998 ;
Taniguchi F.,2000 ); gln-368-ter ( Alward W.L.M.,1998 ; Angius A.,2000 ; Mardin C.Y.,1999 ; Shimizu S.,2000 ; Vazquez C.M.,2000 ; Wiggs J.L.,1998 ; Craig J.E.,2001 ); lys-423-glu ( Morissette J.,1998 ); ala-445-val ( Alward W.L.M.,1998 ).
Кроме того в данной популяции в гене MYOC/TIGR были найдены две новые мутации - ala-427-thr и arg-126-trp, которые локализовались в олфактомедин-гомологичном домене и LZM мотиве соответственно ( Faucher M.,2002 ).
В индийских семьях с врожденной открытоугольной глаукомой выявлена нуклеотидная замена в 144 нуклеотиде (G-A), обусловливающая замену gln кодона на his кодон (gln-48-his;Q48H) ( Sripriya S.,2004 ). Эта же мутация Q48H была обнаружена в индийских семьях и Kaur K. ( Kaur K.,2005 ). Однако, в некоторых семьях данная мутация сочеталась со второй мутацией гена CYP1B1, заключающууся в аминокислотной замене гистидина на аргинин (arg-368-his;R368H) ( Kaur K.,2005 ).
В китайских семьях с открытоугольной глаукомой выявлена нуклеотидная мутационная замена в 3 экзоне в 734 нуклеотиде (G-A) гена MYOC, обусловливающая замену цистеина на тирозин (cys-245-tyr;C245Y) ( Fan B.J.,2006 ).
В японских семьях ряд мутаций в гене миоцилина - arg-46-ter; arg-76-lys; arg-158-gln; asp-208-glu; pro-481-ser встречался как у пациентов с открытоугольной глаукомой, так и при глаукоме с нормальным давлением ( Mabuchi F.,2001 ).
Colomb E. изучал влияние нового биаллельного полиморфизма (-1000C/G), локализованного в "upstream" области гена MYOC на развитие глаукомы ( Colomb E.,2001 ). "G" аллель ассоциируется с увеличением внутриглазного давления и повреждением поля зрения.
Polansky J. выявил в промоторной области гена MYOC вариант TIGR/MYOC mt.1(+), ассоциированный с более быстрой прогрессией глаукомы ( Polansky J.,2003 ).
В настоящее время в гене миоцилина (MYOC/TIGR/GLC1A) идентифицировано более 70 мутаций. Кроме выше перечиcленных мутаций с остальными мутациями можно ознакомиться в работах следующих авторов: Kee C.,1997 ; Kennan A.M.,1998 ; Stoilova D.,1998 ; Yokoyama A.,1999 ; Alward W.L.,2000 ; Kubota R.,2000 ; Mataftsi A.,2001 ; Challa P.,2002 ; Hulsman C.A.,2002 ; Michels-Raurenstrauss K.G.,2002 ; Mukhopadhyay A.,2002 ; Pang C.P.,2002 ; Takahashi H.,2002 ; Sale M.M.,2002 ; Bruttini M.,2003; Ikezoe T.,2003 ; Jansson M.,2003 ; Nemesure B.,2003 ; Melki R.,2003a ; Gong G.,2004 .
