بخشی از مقاله
چکیده
بیماری توبروز اسکلروزیس پیچیده - - TSC یک بیماری اتوزومی غالب می باشد. ژن مورد هدف راپامایسین در پستانداران - MTOR - بیان کننده ی پروتئینی می باشد که نقش اصلی را در رشد و تکثیر سلول واتوفاژی ایفا میکند. در این مطالعه با استفاده از روش نسل جدید توالی یابی ژنومی - NGS - جهش جدیدی در ژن MTOR ، c.5431C>T در دو بیمار مبتلا به توبروز اسکلروزیس پیچیده یافت شد. بررسی ساختار کریستالوگرافی این پروتئین نشان می دهد که این جهش در دومین FAT در پروتئین mTOR قرار گرفته و از آنجایی که این دومین در اتصال به مهار کننده ی MTOR به نام دپتور میانکنش برقرار می کند، ممکن است این جهش بر اتصال با این محدود کننده تاثیر بگذارد. این جهش بدمعنی که در آن آرژنین به سیستئین تبدیل می شود احتمالا بر پایداری این دومین و ساختار کلی MTOR تاثیر بگذارد.
کلمات کلیدی: توبروز اسکلروزیس، ژن MTOR، نسل جدید توالی یابی - NGS - ، جهش.
.1 مقدمه و هدف
بیماری توبروز اسکلروزیس1 به دلیل نقص و یا جهش در یکی از ژنهای سرکوب کننده تومور TSC1 و TSC2 در بیش از85 درصد از موارد یافت شده است. اگر تنها یکی از این ژنها دچار مشکل شود منجر به بیماری TSC میشود. ژن TSC1 در کروموزوم 9 وجود دارد و پروتئینی به نام همارتین را کد میکند. ژن TSC2 در کروموزوم 16 قرار داشته و پروتئین توبرین را کد میکند. این پروتئینها در کمپلکسی به عنوان سرکوب کنندههای رشد عمل میکنند و باعث سرکوب mTOR میشوند. فقدان تنظیم mTOR در سلولهای فاقد همارتین یا توبرین اتفاق میافتد و منجر به تمایز، پیشرفت و ایجاد سلولهای بزرگ شدهی غیرنرمال که در صدمات مغزی است میشوند. همارتین و توبرین در تنظیم تکثیر سلولی و تمایز دخالت دارند و کمپلکس فعالی را تشکیل می دهند که GTP آز را فعال کرده و پروتئین هومولوگ RAS غنی در مغز - Rheb - را برای مهار مسیر mTOR غیر فعال میکند 2]و .[1
کمپلکس توبروز اسکلروزیس TSC ، یک بیماری اتوزومی غالب است که به صورت بالینی با علایم آسیب شبه تومور، خوش خیم و غیرتهاجمی - همارتوماس - در چند عضو بدن مانند مغز، قلب، پوست، کلیه و ریه همراه است و تغییر در ژن منفرد هم بر بزرگسالان و هم برکودکان اثر میگذارد. میزان شیوع آن یک مورد مبتلا در هر 6000 تولد است. برخی مطالعات در جمعیتها نیز نشان میدهد که شیوع TSC بین 1:14000 و 1:25000 است. شواهد نشان می دهد که بیماران اکثراً در زیر 15ماهگی تشخیص داده می شوند. شیوع TSC با افزایش سن کاهش می یابد که مقدار شیوع آن بین 1:14000، 1:19000 و 1:24000 برای سنین بیش از 6سال، 12و 18ساله گزارش شده است.
ژن مورد هدف راپامایسین - MTOR - در پستانداران در موقعیت 1p36.2 قرارگرفته است. این ژن، ژن بزرگی بوده و دارای 59 اگزون می باشد و کد کننده ی پروتئینی با 2549 آمینواسید میباشد. همانطور که ذکر شد محصول این ژن یکی از اعضای مهم خانوادهی PIKK بوده و در مسیر سیگنالی سلول به نام فسفواینوزیتید/ پروتئین کیناز B یا mTOR /Akt دخالت دارد. نقش این مسیر، تنظیم بقا، تمایز و تکثیرسلول میباشد. این ژن به صورت محافظت شده در جانوران مختلف وجود دارد و حدود 190 ارتولوگ در ارگانیسمهای مختلف دارد .[1-3] جهش در ژن MTOR وسایر اجزای مسیر مذکور ممکن است منجر به بیماری های ژنتیکی شود. هدف از مطالعه حاضر بررسی ژن MTOR و پروتئین آن درخصوص یافتن جهش های دخیل در بیماری توبروز اسکلروزیس کمپلکس با استفاده از روش نسل جدید توالی یابی ژنومی میباشد.
.2 تئوری و پیشینه تحقیق
در پژوهشی که توسط لیم و همکاران در سال 2016 انجام شد با استفاده از روش توالی یابی نسل جدید جهش های جدید را در ژن های TSC1، TSC2 و MTOR در بیماران در چندین نوع تومور یافتند. هر سه جهشی که در ژن MTOR یافتند مربوط به دومین FAT در این پروتئین بودند و شامل N1421D, K1771R, I1973F بود .[4] گوش وهمکاران در سال 2015 پژوهشی با عنوان جهشهای نقطهایی موجود در مسیر mTOR-Rheb در کارسینومای سلول کلیوی را انجام دادند. که شیوع جهش در ژن mTOR در بیماران مبتلا به کارسینومای سلول کلیوی در سلول روشن 1حدود 6 درصد است در حالیکه شیوع جهش در Rheb نسبتا نادر بوده در بیماران کارسینومای سلول کلیوی حدود یک درصد میباشد. مانند دیگر سرطان ها جهشهای موجود در ژن mTOR بیشتر در دومینهای تنظیمی مهم mTOR مثل دومین کینازی و دومین FRB قرار گرفتهاند.[5] در مطالعه دیگری موروگان و همکاران در سال 2015 با عنوان عدم حضور جهشهای سوماتیک ژنmTOR در سرطان تیروئید تمایز نیافته پرداختند. از آنجایی که جهش در ژن MTOR در بسیاری از سرطانها یافت شده است در این مطالعه پژوهشگران به وجود و تاثیر جهش در ژن MTOR دخیل در سرطان تیروئید تمایز یافته پرداختند و مشاهده کردند که جهش شایعی در این ژن در این سرطان یافت نشد.[6]
.3 مواد و روش ها
در مطالعه حاضر از روش نسل جدید توالی یابی ژنومی - NGS - در بیماران مبتلا به توبروز اسکلروزیس استفاده گردید. بیماران مورد مطالعه دارای علایم بالینی مانند عقب ماندگی ذهنی، تومورهای خوش خیم غیر تهاجی، زگیل های پوستی و لکه های هیپوملانوتیک بودند. این روش NGS که باعث پیشرفت سریع دانش ژنتیک در زمینه روش های جدید توالی یابی گردید که از کاربردهای این تکنولوژی پیشرفته توالی یابی کل ژنوم ، تعیین تغییرات ساختاری و تغییر در SNP، بررسی های جامع تعداد نسخه ژنها، شناسایی چند شکلی ها و جهشهای نقطه ای ، بررسی بیان ژنها، شناسایی جهش های کوچک و کاربرد های مختلف دیگر می باشد. در ادامه ساختار کریستالوگرافی پروتئین MTOR به نام "5flc" که در سال 2016 منتشر شده است، از بانک اطلاعاتی پروتئین گرفته شد و با استفاده از برنامه VMD مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت .[7-9]
.4 نتایج و بحث
با استفاده از روش NGS در دو بیمار مبتلا به توبروز اسکلروزیس جهش جدید c.5431C>T - p.R1811C - در ژن MTOR یافت شد. محصول این ژن که جز خانواده پروتئین کیناز های وابسته به فسفواینوزیتید 3 -کیناز - PIKKs - می باشد، نقش بسیار مهمی در تنظیم سنتز پروتئین و رشد، سنتز پروتئین ریبوزومی، چرخه سلولی و اتوفاژی و آپوپتوز ایفا می کند. این جهش در بانک های اطلاعاتی مانند اطلس ژنومی سرطان - TCGA - ، بانک اطلاعاتی فهرست جهش های سوماتیک در سرطان ها و پورتال ژنومی سرطان مورد بررسی قرار گرفت و تاکنون در مطالعات قبلی گزارش نشده است.
از طرف دیگر بیماری توبروز اسکلروزیس پیچیده یک بیماری اتوزومی غالب بوده که در 80 درصد بیماران مبتلا به علت جهش در یکی از ژن های توبروز اسکلروزیس کمپلکس 1 یا TSC1 - 2 یا - TSC2 رخ می دهد. ژن MTOR بیان کننده ی پروتئینی می باشد که این پروتئین به صورت همکار با TSC1 و TSC2 نقش ایفا میکند. اما مطالعات نشان داده است که جهش در ژن های دیگر نیز ممکن است باعث ابتلا به این بیماری گردد 11]و .[10 بنابراین یافته ها نشان می دهد که این جهش در دومین عملکردی مهم پروتئین MTOR به نام دومین FAT قرار دارد. این دومین تقریبا دارای 500 آمینو اسید می باشد و با دومین کینازی پروتئین mTOR میانکنش برقرار می کند.
دومین کینازی این پروتئین نقش کینازی این پروتئین را انجام می دهد بنابراین این موضوع به نقش مهم دومین FAT در فعالیت کینازی اشاره دارد. از طرف دیگر دومین FAT در اتصال پروتئین MTOR به مهار کننده نقش دارد. دپتور یکی از مهار کننده های اندوژنوس MTOR می باشد که به دومین FAT متصل می شود 12]و .[13 از آنجایی که این جهش بدمعنی باعث تبدیل باقیمانده ی آمینواسیدی آرژنین 1811 به سیستئین می وشد، انتظار می رود که تاثیرات جالب توجهی بر پایداری دومین FAT و نهایتا بر مینانکنش این دومین با دومین کینازی و مهارکنندهی دپتور داشته باشد .
