跳到主要内容
访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
Ann Neurol公司。作者手稿；PMC 2009年9月21日发布。
以最终编辑形式发布为：
Ann Neurol公司。2008年4月；63(4): 535–538.
数字对象标识：2002年10月10日/星期二21344
预防性维修识别码：PMC2747362型
美国国立卫生研究院：美国国立卫生研究院128105
PMID：18288693

TDP-43型家族性运动神经元病的A315T突变

迈克尔·A·吉奇（Michael A.Gitcho），博士，1中，2 罗伯特·H·巴洛、医学博士、博士，2 Sumi Chakraverty公司，理学硕士，1中，三 凯文·梅奥、理学学士、，三 乔安妮·B·诺顿，注册护士，1中，三 丹尼斯·莱维奇，注册护士，1中，三 金莫·哈坦帕、医学博士、博士，4 查尔斯·怀特，III，医学博士，4 艾琳·H·比吉奥，医学博士，5,6 理查德·卡塞利，医学博士，7 马特·贝克，理学学士，8 穆罕默德·阿洛齐、MBBS、，2 约翰·莫里斯，医学博士，1中，2,9 艾伦·佩斯特朗克，医学博士，2 罗莎雷达制造商，博士，8 Alison M.Goate女士，DPhil，1中，三，10和奈杰尔·凯恩斯，博士，FRCPath1中，2,9
作者信息 版权和许可信息 PMC免责声明

关联数据

补充资料

摘要

为了确定家族性神经退行性疾病的新病因，我们扩展了之前对TAR DNA-结合蛋白43（TDP-43）蛋白病的研究，以研究TDP-43型作为运动神经元病家族病例的候选基因。的排序TDP-43型该基因导致了一种新的错义突变Ala-315-Thr的鉴定，该突变与常染色体显性运动神经元病家族的所有受累成员分离。1505名健康对照受试者未发现突变。一个错义突变的发现TDP-43型在一个以遗传为主的运动神经元疾病家族中，TDP-43功能改变与神经退行性变之间存在直接联系。

运动神经元病（Motor neuron disease，MND）是一种神经退行性疾病，包括上部和/或下部运动神经元的丧失，其临床特征是在发病几年内逐渐衰弱和死亡；最常见的临床MND表型是肌萎缩侧索硬化症（ALS）。最近，TAR DNA结合蛋白43（TDP-43）被鉴定为运动神经元包涵体的主要病理蛋白，该包涵体存在于散发性MND中，也存在于额颞叶变性中，具有泛素免疫反应阳性的tau阴性包涵体（FTLD-U），其可与MND相关，但不存在于家族性MND中铜/锌超氧化物歧化酶-1（SOD1）突变。1-4

虽然大部分是散发性的，但大约10%的MND病例是家族性的，其中大约20%的MNDs患者在SOD1标准基因。5证据表明SOD1标准突变通过功能的毒性增加导致MND。6最近发现，病理性TDP-43内含物在散发/非-SOD1标准MND病例，但不在SOD1标准案例和SOD1标准转基因小鼠表明，该疾病的散发形式可能具有不同的潜在病理生理学。因此，需要对MND进行新的遗传学研究，以进一步了解疾病发病机制，并开发代表该疾病散发形式的动物模型。

家族型神经退行性疾病可能携带编码疾病包涵体中蛋白质的基因的致病性突变，例如阿尔茨海默病中的淀粉样前体蛋白，7α-突触核蛋白与帕金森病，8FTLD中的tau与tau病。9鉴于TDP-43阳性内含物存在于散发性和家族性ALS、FTLD-MND和FTLD-U的大多数病例中，该基因是这些疾病家族形式的一个强有力的生物候选基因。

TDP-43蛋白结构在进化上是保守的，由两个RNA识别基序和一个富含甘氨酸的结构域组成10(图A). TDP-43能结合DNA和RNA，参与囊性纤维化跨膜电导调节器（CFTR）基因外显子跳跃，并与人类免疫缺陷病毒1型TAR DNA序列基序结合。11-13

保存图片、插图等的外部文件。对象名为nihms-128105-f0001.jpg

外显子6高度保守区域内的TDP-43错义突变A315T与常染色体显性运动神经元病（MND）家族的所有受累成员分离。（A） TAR DNA-结合蛋白43（TDP-43）基因组结构、错义突变位置和富含甘氨酸结构域附近氨基酸变化的位置。（B） TDP-43蛋白（291-340个氨基酸）在物种之间表现出高度相似性。下划线的残留物表明与人类相比存在差异。TDP-43 A315T位置以红色表示。（C）外显子6的色谱图显示与家族对照相比的基线变化（C.1077 G>a）。（D） 家族谱系显示突变与疾病的分离（开放符号表示未受影响；闭合符号表示受突变影响；对角线表示死亡）。Rsa公司我限制性摘要用于筛选家庭成员和1505名对照受试者。本研究还对所有家庭成员进行了直接测序，以验证突变。

方法

在欧洲血统的家庭中，我们对TDP-43型8个MND/ALS家系的基因，具有常染色体显性遗传模式，且在SOD1标准基因，5个家族性FTLD-MND，25个家族性FTLD-U。14未筛查出MND、FTLD-MND或FTLD-U的散发病例。简而言之，根据标准程序从全血、血清或脑组织中提取高分子量DNA。在进行遗传分析之前，使用REPLI-g-Midi试剂盒（加利福尼亚州巴伦西亚，齐亚根）对血清DNA进行全基因组扩增。来自每个家庭的单个受影响个体的DNA用于TDP-43的测序。所有外显子和内含子边界TDP-43型用基因特异性内含子引物扩增基因。使用Big Dye Terminator Cycle sequencing Ready Reaction Kit（马萨诸塞州韦尔斯利应用生物系统公司）和标准协议对扩增片段进行直接测序。对于大多数片段，用于测序的引物与用于聚合酶链反应扩增的引物相同（可根据要求提供引物序列）。在ABI3130上进行反应，并使用Sequencer软件v4.6（Gene Codes Corporation，Ann Arbor，MI）进行突变分析。只有在正向和反向序列读取中都观察到变异时，才会积极呼吁序列变异。在可能的情况下，对序列变异与疾病进行分离测试，并在一组1505名不相关的种族匹配对照受试者中进行筛选。

结果

该分析导致在外显子6内发现了一个新的错义突变，Ala-315-Thr（c.1077 G>a）。在TDP-43中，这种丙氨酸残基在进化光谱中高度保守智人到热带非洲爪蟾，支持其可能的功能重要性（请参见图B). A315T突变与常染色体显性MND家族的所有受累成员分离（在FTLD-U、FTLD-MND和MND患者中还发现了额外的非编码序列变异；参见补充表1和图C、D). 这一突变在一系列种族匹配的老年对照受试者中不存在（n=1505）。

四名受影响家庭成员的表型TDP-43型A315T突变涉及一种缓慢进展的下运动神经元变性综合征，伴有呼吸系统受累，仅轻微累及上运动神经元或延髓神经元，且无痴呆(表). 这一家族的脑部解剖尚待进行。在散发性MND和患有MND的家族中也有类似的临床表型报道SOD1标准突变。5,6

表

运动神经元病家系的临床特征TDP-43型A315T突变

主题编号。发病/死亡年龄（年）临床发现
电生理学
精神状态颅神经呼吸系统受累起爆地点疾病经过神经传导（年龄[yr]）肌电图
II-2型72/79正常正常是的左下肢双臂前、远端前、近端前腿部进行性非对称性下运动神经元缺失；反应敏捷；呼吸无力死亡正常SNAP振幅、正常感觉和运动速度（72）腿部、胸椎旁肌的纤维/PSW；减少招聘；偶尔出现的大型电机组；贯穿整个束流
二-364/74正常正常是的左下肢双臂前、远端和近端小腿的进行性不对称下运动神经元丢失；反应敏捷；呼吸无力死亡正常SNAP振幅、正常感觉和运动速度（68）腿部和手臂的纤维/PSW；减少招聘；偶尔出现的大型电机组；贯穿整个束流
二-483正常正常是的右下肢进行性不对称下部运动神经元缺失，远端和近端，双腿前；快速反射无法使用的无法使用的
三-148正常正常不右上肢进行性不对称下部运动神经元缺失，远侧先于近侧，手臂先于腿正常SNAP振幅、正常感觉和运动速度（49）武器中的光纤/PSW；手臂/腿部束动

TDP-43=TAR DNA-结合蛋白43；SNAP=感觉神经动作电位；纤维=原纤化；PSW=正锐波。

讨论

这个TDP-43型本文报道的家族性MND突变补充了其他主要影响低运动神经元的家族性神经退行性疾病，包括囊泡相关膜蛋白相关蛋白B（VAPB）、dynactin（DCTN1）、alsin（ALS2）、免疫球蛋白μ-结合蛋白2（IGHMBP2）、和甘氨酰tRNA合成酶青少年MND的基因和其他突变，尽管其中一些突变已在临床表型可变的MND和遗传性运动神经病中确定。6

这些数据对散发性和家族性MND和FTLD-U都有重要意义，它们与一种常见的分子病理学有关：TDP-43蛋白病。一个错义突变的发现TDP-43型在一个显性遗传性MND家族中，TDP-43功能与神经退行性变之间存在直接联系，并应促进体外和转基因模型的生成，以进一步阐明TDP-43蛋白病的发病机制。此外，它们可能产生新的治疗干预靶点。

补充材料

第1页

单击此处查看。（36K，文档）

致谢

这项工作得到了美国国立卫生研究院的支持（P50 AG05681（J.C.M.，N.J.C.）、P01 AG03991（J.C.M.，A.M.G.，N.J C.）、U01 AG16976（E.H.B.，K.J.H.，C.L.W.，N.J C）、P30 AG13854（E.H.B）、P30NS057105（A.M.G，N.J C.）、K12 RR023249（R.H.B.）、P50 AG16574（R.R）和R01 MH57899-01A1（R.C.）），亚利桑那州阿尔茨海默病研究联合会（R.C.）、神经疾病希望中心（A.M.G.，N.J.C.）、布坎南基金会（N.J.C。

我们感谢合作中心的临床、遗传学、病理学和技术人员为本研究提供信息和DNA/组织样本。我们还感谢患者家属，他们的慷慨使这项研究成为可能。

脚注

本文包括可通过互联网获取的补充材料，网址为http://www.interscience.wiley.com/jpages/0364-5134/suppmat

工具书类

1Arai T、Hasegawa M、Akiyama H等。TDP-43是额颞叶变性和肌萎缩侧索硬化症中泛素阳性tau阴性内含物的一种成分。生物化学与生物物理研究委员会。2006;351:602–611.[公共医学][谷歌学者]
2Neumann M、Sampathu DM、Kwong LK等。TDP-43在额颞叶变性和肌萎缩侧索硬化症中的泛素化。科学。2006;314:130–133.[公共医学][谷歌学者]
三。Cairns NJ、Neumann M、Bigio EH等。TDP-43在家族性和散发性额颞叶变性伴泛素内含物中的作用。《美国病理学杂志》。2007;171:227–240. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
4Mackenzie IRA、Bigio EH、Ince PG等。病理TDP-43区分散发性肌萎缩侧索硬化症和SOD1突变的肌萎缩侧索性硬化症。Ann Neurol公司。2007;61:427–434.[公共医学][谷歌学者]
5Siddique T，Lalani I.肌萎缩侧索硬化症的遗传方面。Adv Neurol公司。2002;88:21–32.[公共医学][谷歌学者]
6Pasinelli P，Brown RH。肌萎缩侧索硬化症的分子生物学：来自遗传学的见解。Nat Rev神经科学。2006;7:710–723.[公共医学][谷歌学者]
7Goate A、Chartier-Harlin MC、Mullan M等。家族性阿尔茨海默病淀粉样前体蛋白基因错义突变的分离。自然。1991;349:704–706.[公共医学][谷歌学者]
8Polymeropoulos MH、Lavedan C、Leroy E等。帕金森氏病家族中发现的α-同核蛋白基因突变。科学。1997;276:2045–2047.[公共医学][谷歌学者]
9Hutton M，Lendon CL，Rizzu P，等。τ的错义和5′-剪接位点突变与遗传性痴呆FTDP-17的相关性。自然。1998;393:702–705.[公共医学][谷歌学者]
10王海燕，王IF，Bose J，Shen CK.真核生物TDP基因家族的结构多样性和功能意义。基因组学。2004;83:130–139.[公共医学][谷歌学者]
11Ou SH，Wu F，Harrich D，et al.一种新型细胞蛋白TDP-43的克隆和表征，该蛋白与人类免疫缺陷病毒1型TAR DNA序列基序结合。《维罗尔杂志》。1995;69:3584–3596. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
12Buratti E、Dork T、Zuccato E等。核因子TDP-43和SR蛋白促进体外和体内CFTR外显子9的跳跃。EMBO J。2001;20：1774年至1784年。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
13Ayala YM、Pantano S、D'Ambrogio A等。人类、果蝇和秀丽线虫TDP43：核酸结合特性和剪接调控功能。分子生物学杂志。2005;348:575–588.[公共医学][谷歌学者]
14Cairns NJ、Bigio EH、Mackenzie IRA等。额颞叶变性的神经病理诊断和病理学标准：额颞叶退化联盟的共识。神经病理学学报。2007;114:5–22. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]