ssmuБюллетень сибирской медициныBulletin of Siberian Medicine1682-03631819-3684Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation10.20538/1682-0363-2018-1-243-253ssmu-1135Research ArticleСЛУЧАЙ ИЗ КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКИCLINICAL CASESПовышенная экспрессия рРНК у пациента с интеллектуальной недостаточностью и семейным случаем хромосомы 13р+Overexpression of rRNA genes in a patient with intellectual disability and familial 13p+ chromosomeКолесниковаИ. С.KolesnikovaI. S.

Колесникова Ирина Станиславовна, канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник, сектор хромосомных патологий.

 

Kolesnikova Irina S., PhD, Senior Researcher, Chromosome Pathology Group.

8/2, Lavrentieva Аv., Novosibirsk, 630090.

ТулуповА. А.TulupovA. A.

Тулупов Андрей Александрович, д-р мед. наук, профессор РАН, зав. лабораторией МРТ технологии.

630090, г. Новосибирск, ул. Институтская, 3а ; 630090, г. Новосибирск, ул. Пирогова, 2.

Tulupov Andrey A., DM, Рrofessor, Head of the MRI Technology Laboratory.

3а, Institutskaiy Str., Novosibirsk, 630090; 2, Pirogov Str., Novosibirsk, 630090.

ДольскийА. А.DolskiyA. A.

Дольский Александр Алексеевич, мл. науч. сотрудник, сектор хромосомных патологий.

630090, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 8/2; 630090, г. Новосибирск, ул. Пирогова, 2.

Dolskiy Alexander A., Junior Researcher, Chromosome Pathology Group.

8/2, Lavrentieva Аv., Novosibirsk, 630090; 2, Pirogov Str., Novosibirsk, 630090.

ЛемскаяН. А.LemskayaM. A.

Лемская Наталья Анатольевна, канд. биол. наук, науч. сотрудник, сектор хромосомных патологий.

 

Lemskaya Natalya A., PhD, Researcher, Chromosome Pathology Group.

8/2, Lavrentieva Аv., Novosibirsk, 630090.

СавеловА. А.SavelovA. A.

Савелов Андрей Александрович, канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотрудник,  лаб. МРТ технологии.

 

Savelov Andrey A., PhD, Senior Researcher, MRI Technology Laboratory.

 

ПетровскийЕ. Д.PetrovskyE. D.

Петровский Евгений Дмитриевич, лаборант, лаборатория магнитно-резонансной микротомографии.

 

Petrovsky Evgeniy D., Technician,  Laboratory of Microtomography.

3а, Institutskaiy Str., Novosibirsk, 630090.

АнтоновА. А.AntonovA. A.

Антонов Александр Алексеевич, студент.

 

Antonov Alexander A., Student.

2, Pirogov Str., Novosibirsk, 630090.

МаксимоваЮ. В.MaksimovaYu. V.

Максимова Юлия Владимировна, д-р мед. наук, зав. кафедрой медицинской генетики и биологии.

 

Maksimova Yulia V., DM, Head of the Department of Medical Genetics and Biology.

52, Krasny Str., Novosibirsk, 630091; 6, Zalesskiy Str., Novosibirsk, 630047.

ШоринаА. Р.ShorinaA. R.

Шорина Асия Ринатовна, врач-генетик.

 

Shorina Asia R., Clinical Geneticist, Novosibirsk City Clinical Hospital No 1.

6, Zalesskiy Str., Novosibirsk, 630047.

СергееваИ. Г.SergeevaI. G.

Сергеева Ирина Геннадьевна, д-р мед. наук.

 

Sergeeva Irina G., DM, Director of Center of Medical Postgraduate Education.

2, Pirogov Str., Novosibirsk, 630090.

ТелеповаА. С.TelepovaA. S.

Телепова Алена Сергеевна, ст. лаборант, сектор хромосомных патологий.

 

Telepova Alena S., Technician, Chromosome Pathology Group.

8/2, Lavrentieva Аv., Novosibirsk, 630090; 2, Pirogov Str., Novosibirsk, 630090.

ГрафодатскийА. С.GraphodatskyA. S.

Графодатский Александр Сергеевич, д-р биол. наук, зав. отделом разнообразия и эволюции геномов.

630090, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 8/2.

Graphodatsky Alexander S., DBSc, Head of the Department of the Diversity and Evolution of Genomes.

8/2, Lavrentieva Аv., Novosibirsk, 630090

ЮдкинД. В.YudkinD. V.

Юдкин Дмитрий Владимирович, канд. биол. наук, зав. сектором хромосомных патологий.

630090, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 8/2; 630090, г. Новосибирск, ул. Пирогова, 2.

Yudkin Dmitry V., PhD, Нead of the Chromosome Pathology Group.

8/2, Lavrentieva Аv., Novosibirsk, 630090; 2, Pirogov Str., Novosibirsk, 630090.

dim@mcb.nsc.ruИнститут молекулярной и клеточной биологии (ИМКБ) Сибирского отделения (СО) Российской академии наук (РАН).РоссияInstitute of Molecular and Cellular Biology (IMCB) SB RAS .Russian FederationМеждународный томографический центр (МТЦ) СО РАН ; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет (ННИГУ).РоссияInternational Tomography Center (ITC) SB RAS ; Novosibirsk State University .Russian FederationИнститут молекулярной и клеточной биологии (ИМКБ) Сибирского отделения (СО) Российской академии наук (РАН); Новосибирский национальный исследовательский государственный университет (ННИГУ).РоссияInstitute of Molecular and Cellular Biology (IMCB) SB RAS ; Novosibirsk State University.Russian FederationИнститут молекулярной и клеточной биологии (ИМКБ) Сибирского отделения (СО) Российской академии наук (РАН).РоссияInstitute of Molecular and Cellular Biology (IMCB) SB RAS.Russian FederationМеждународный томографический центр (МТЦ) СО РАН.РоссияInternational Tomography Center (ITC) SB RAS.Russian FederationНовосибирский национальный исследовательский государственный университет (ННИГУ).РоссияNovosibirsk State University.Russian FederationНовосибирский государственный медицинский университет (НГМУ) ; Городская клиническая больница № 1.РоссияNovosibirsk State Medical University ; Novosibirsk City Clinical Hospital No 1 .Russian FederationГородская клиническая больница № 1.РоссияNovosibirsk City Clinical Hospital No 1 .Russian Federation201830032018171243253Copyright © Колесникова И.С., Тулупов А.А., Дольский А.А., Лемская Н.А., Савелов А.А., Петровский Е.Д., Антонов А.А., Максимова Ю.В., Шорина А.Р., Сергеева И.Г., Телепова А.С., Графодатский А.С., Юдкин Д.В., 20182018Колесникова И.С., Тулупов А.А., Дольский А.А., Лемская Н.А., Савелов А.А., Петровский Е.Д., Антонов А.А., Максимова Ю.В., Шорина А.Р., Сергеева И.Г., Телепова А.С., Графодатский А.С., Юдкин Д.В.Kolesnikova I.S., Tulupov A.A., Dolskiy A.A., Lemskaya M.A., Savelov A.A., Petrovsky E.D., Antonov A.A., Maksimova Y.V., Shorina A.R., Sergeeva I.G., Telepova A.S., Graphodatsky A.S., Yudkin D.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.ssmu.ru/jour/article/view/1135

Данное молекулярно-цитогенетическое исследование пациента с интеллектуальной недостаточностью и признаками аутизма выявило наличие у него аномальной хромосомы 13 с увеличенным р-плечом, амплификацией рибосомной ДНК (рДНК) и очень активным ядрышкообразующим районом. Методом количественной полимеразной цепной реакции в реальном времени обнаружен повышенный в шесть раз уровень 18S, 28S и 5.8S рибосомной РНК (рРНК) в образцах крови пациента. Также с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии показаны функциональные изменения в головном мозге, в частности в структуре крючковидных пучков. Отец пациента, носитель аналогичной хромосомы с амплифицированной рДНК, здоров и имеет нормальный уровень экспрессии рРНК.

A study of a child with intellectual disability revealed an enlarged p-arm in chromosome 13 and amplified rDNA. qRT-PCR showed an approximately 6-fold increased level of rRNA in the patient’s blood samples. fMRI study revealed changes in uncinate fasciculus. His father is a carrier of the same chromosome, healthy and has a normal level of rRNA.

интеллектуальная недостаточностьрибосомная ДНК (рДНК)рибосомная РНК (рРНК)ядрышкообразующий район (ЯОР)функциональная МРТтракты головного мозгаintellectual disabilityribosomal DNA – rDNAribosomal RNA – rRNAnucleolus organizer region – NORchromosome 13fMRIbrain tractsReferencesVissers L.E., Gilissen C., Veltman J.A. Genetic studies in intellectual disability and related disorders. Nature Reviews Genetics. 2016; 17 (1): 9–18. DOI: 10.1038/nrg3999.Vissers L.E., Gilissen C., Veltman J.A. Genetic studies in intellectual disability and related disorders. Nature Reviews Genetics. 2016; 17 (1): 9–18. DOI: 10.1038/nrg3999.Stoll C., Rohmer A., Korn R., Heumann G. Familial 13p+ chromosome with mental retardation and dysmorphic features of two children. Human Genetics. 1976; 34 (1): 81–84. DOI: 10.1007/bf00284441.Stoll C., Rohmer A., Korn R., Heumann G. Familial 13p+ chromosome with mental retardation and dysmorphic features of two children. Human Genetics. 1976; 34 (1): 81–84. DOI: 10.1007/bf00284441.Starke H., Mrasek K., Liehr T. Three cases with enlarged acrocentric p-arms and two cases with cryptic partial trisomies. Journal of Histochemistry and Cytochemistry. 2005; 53 (3): 359–360. DOI: 10.1369/jhc.4B6407.2005.Starke H., Mrasek K., Liehr T. Three cases with enlarged acrocentric p-arms and two cases with cryptic partial trisomies. Journal of Histochemistry and Cytochemistry. 2005; 53 (3): 359–360. DOI: 10.1369/jhc.4B6407.2005.Wyandt H.E., Tonk V.S. Atlas of human chromosome heteromorphisms. Springer Science + Business Media Dordrecht; 2011: 216.Wyandt H.E., Tonk V.S. Atlas of human chromosome heteromorphisms. Springer Science + Business Media Dordrecht; 2011: 216.Gibbons J.G, Branco A.T., Yu S., Lemos B. Ribosomal DNA copy number is coupled with gene expression variation and mitochondrial abundance in humans. Nat. Commun. 2014; 5: 4850. DOI: 10.1038/ncomms5850.Gibbons J.G, Branco A.T., Yu S., Lemos B. Ribosomal DNA copy number is coupled with gene expression variation and mitochondrial abundance in humans. Nat. Commun. 2014; 5: 4850. DOI: 10.1038/ncomms5850.Uemura M., Zheng Q., Koh C.M., Nelson W.G., Yegnasubramanian S., De Marzo A.M. Overexpression of ribosomal RNA in prostate cancer is common but not linked to rDNA promoter hypomethylation. Oncogene. 2012; 31 (10): 1254–1263. DOI: 10.1038/onc.2011.319.Uemura M., Zheng Q., Koh C.M., Nelson W.G., Yegnasubramanian S., De Marzo A.M. Overexpression of ribosomal RNA in prostate cancer is common but not linked to rDNA promoter hypomethylation. Oncogene. 2012; 31 (10): 1254–1263. DOI: 10.1038/onc.2011.319.Zhou H., Wang Y., Lv Q., Zhang J., Wang Q., Gao F., Hou H., Zhang H., Zhang W., Li L. Overexpression of ribosomal RNA in the development of human cervical cancer is associated with rDNA promoter hypomethylation. PLoS One. 2016; 11 (10): e0163340. DOI: 10.1371/journal.pone.0163340.Zhou H., Wang Y., Lv Q., Zhang J., Wang Q., Gao F., Hou H., Zhang H., Zhang W., Li L. Overexpression of ribosomal RNA in the development of human cervical cancer is associated with rDNA promoter hypomethylation. PLoS One. 2016; 11 (10): e0163340. DOI: 10.1371/journal.pone.0163340.Nguyen le X.T., Raval A., Garcia J.S., Mitchell B.S. Regulation of ribosomal gene expression in cancer. J. Cell Physiol. 2015; 230: 1181–1188. DOI: 10.1002/jcp.24854.Nguyen le X.T., Raval A., Garcia J.S., Mitchell B.S. Regulation of ribosomal gene expression in cancer. J. Cell Physiol. 2015; 230: 1181–1188. DOI: 10.1002/jcp.24854.Tzourio-Mazoyer N., Landeau B., Papathanassiou D., Crivello F., Etard O., Delcroix N., Mazoyer B., Joliot M. Automated anatomical labeling of activations in SPM using a macroscopic anatomical parcellation of the MNI MRI single-subject brain. NeuroImage. 2002; 15 (1): 273– 289. DOI: 10.1006/nimg.2001.0978.Tzourio-Mazoyer N., Landeau B., Papathanassiou D., Crivello F., Etard O., Delcroix N., Mazoyer B., Joliot M. Automated anatomical labeling of activations in SPM using a macroscopic anatomical parcellation of the MNI MRI single-subject brain. NeuroImage. 2002; 15 (1): 273– 289. DOI: 10.1006/nimg.2001.0978.Seabright M. A rapid banding technique for human chromosomes. Lancet. 1971; 2 (7731): 971–972. DOI: 10.1016/s0140-6736(71)90287-x.Seabright M. A rapid banding technique for human chromosomes. Lancet. 1971; 2 (7731): 971–972. DOI: 10.1016/s0140-6736(71)90287-x.Howell W.M., Black D.A. Controlled silver-staining of nucleolus organizer regions with a protective colloidal developer: a 1-step method. Experientia. 1980; 36 (8): 1014–1015. DOI: 10.1007/bf01953855.Howell W.M., Black D.A. Controlled silver-staining of nucleolus organizer regions with a protective colloidal developer: a 1-step method. Experientia. 1980; 36 (8): 1014–1015. DOI: 10.1007/bf01953855.Maden B.E., Dent C.L., Farrell T.E., Garde J., McCallum F.S., Wakeman J.A. Clones of human ribosomal DNA containing the complete 18S-rRNA and 28S-rRNA genes. Characterization, a detailed map of the human ribosomal transcription unit and diversity among clones. Biochem. J. 1987; 246 (2): 519–527. DOI: 10.1042/bj2460519.Maden B.E., Dent C.L., Farrell T.E., Garde J., McCallum F.S., Wakeman J.A. Clones of human ribosomal DNA containing the complete 18S-rRNA and 28S-rRNA genes. Characterization, a detailed map of the human ribosomal transcription unit and diversity among clones. Biochem. J. 1987; 246 (2): 519–527. DOI: 10.1042/bj2460519.Lau Y.F., Wertelecki W., Pfeiffer R.A., Arrighi F.E. Cytological analyses of a 14p+ variant by means of N-banding and combinations of silver staining and chromosome bandings. Human Genetics. 1979; 46 (1): 75–82. DOI: 10.1007/bf00278904.Lau Y.F., Wertelecki W., Pfeiffer R.A., Arrighi F.E. Cytological analyses of a 14p+ variant by means of N-banding and combinations of silver staining and chromosome bandings. Human Genetics. 1979; 46 (1): 75–82. DOI: 10.1007/bf00278904.Miller D.A., Breg W.R., Warburton D., Dev V.G., Miller O.J. Regulation of rRNA gene expression in a human familial 14p+ marker chromosome. Human Genetics. 1978; 43 (3): 289–297. DOI: 10.1007/bf00278836.Miller D.A., Breg W.R., Warburton D., Dev V.G., Miller O.J. Regulation of rRNA gene expression in a human familial 14p+ marker chromosome. Human Genetics. 1978; 43 (3): 289–297. DOI: 10.1007/bf00278836.Soudek D. Prenatal diagnosis of a 13p+ karyotype. Human Genetics. 1979; 51 (3): 339–341. DOI: 10.1007/ bf00283406.Soudek D. Prenatal diagnosis of a 13p+ karyotype. Human Genetics. 1979; 51 (3): 339–341. DOI: 10.1007/ bf00283406.Schmid M., Nanda I., Steinlein C., Epplen J.T. Amplification of (GACA)n simple repeats in an exceptional 14p+ marker chromosome. Human Genetics. 1994; 93 (4): 375–382. DOI: 10.1007/bf00201661.Schmid M., Nanda I., Steinlein C., Epplen J.T. Amplification of (GACA)n simple repeats in an exceptional 14p+ marker chromosome. Human Genetics. 1994; 93 (4): 375–382. DOI: 10.1007/bf00201661.Slomnicky L.P., Pietrzak M., Vashishta A., Jones J., Lynch N., Elliot S., Poulos E., Malicote D., Morris B.E., Hallgren J., Hetman M. Requirement of neuronal ribosome synthesis for growth and maintenance of the dendritic tree. J. Biol. Chem. 2016; 291 (11): 5721–5739. DOI: 10.1074/jbc.M115.682161.Slomnicky L.P., Pietrzak M., Vashishta A., Jones J., Lynch N., Elliot S., Poulos E., Malicote D., Morris B.E., Hallgren J., Hetman M. Requirement of neuronal ribosome synthesis for growth and maintenance of the dendritic tree. J. Biol. Chem. 2016; 291 (11): 5721–5739. DOI: 10.1074/jbc.M115.682161.Hetmann M., Pietrzhak M. Emerging roles of neuronal nucleolus. Trends Neurosci. 2012; 35 (5): 305–314. DOI: 10.1016/j.tins.2012.01.002.Hetmann M., Pietrzhak M. Emerging roles of neuronal nucleolus. Trends Neurosci. 2012; 35 (5): 305–314. DOI: 10.1016/j.tins.2012.01.002.Parlato R., Liss B. How Parkinson’s disease meets nucleolar stress. Biochemica et Biophysica Аcta. 2014; 1842 (6): 791–797. DOI: 10.1016/jbbadis.2013.12.014.Parlato R., Liss B. How Parkinson’s disease meets nucleolar stress. Biochemica et Biophysica Аcta. 2014; 1842 (6): 791–797. DOI: 10.1016/jbbadis.2013.12.014.Tsio H., Lau T. C.-K., Tsang S.-Y., Lau K.-F., Chan H.Y.E. CAG expansion induces nucleolar stress in polyglutamine diseases. Proc. Natl. Acad. Sci. 2012; 109 (33): 13428–13433. DOI: 10.1073/pnas.1204089109.Tsio H., Lau T. C.-K., Tsang S.-Y., Lau K.-F., Chan H.Y.E. CAG expansion induces nucleolar stress in polyglutamine diseases. Proc. Natl. Acad. Sci. 2012; 109 (33): 13428–13433. DOI: 10.1073/pnas.1204089109.Tsoi H., Chan H.Y. Expression of expanded CAG transcripts triggers nucleolar stress in Huntington’s disease. Cerebellum. 2013; 12 (3): 310–312. DOI: 10.1007./s12311012-0447-6.Tsoi H., Chan H.Y. Expression of expanded CAG transcripts triggers nucleolar stress in Huntington’s disease. Cerebellum. 2013; 12 (3): 310–312. DOI: 10.1007./s12311012-0447-6.Imamoglu N., Eroz R., Canatan H., Demitras H., Saatci C. Nuclear AgNOR enhancement in nucleoplasms of peripheral blood lymphocytes of babies/children with Down Syndrome. Microsc. Res. Tech. 2016. 79 (3): 133– 139. DOI: 10.1002/jemt.22613.Imamoglu N., Eroz R., Canatan H., Demitras H., Saatci C. Nuclear AgNOR enhancement in nucleoplasms of peripheral blood lymphocytes of babies/children with Down Syndrome. Microsc. Res. Tech. 2016. 79 (3): 133– 139. DOI: 10.1002/jemt.22613.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.