Повышенная экспрессия рРНК у пациента с интеллектуальной недостаточностью и семейным случаем хромосомы 13р+

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.

интеллектуальная недостаточность, рибосомная ДНК (рДНК), рибосомная РНК (рРНК), ядрышкообразующий район (ЯОР), функциональная МРТ, тракты головного мозга

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. Wyandt H.E., Tonk V.S. Atlas of human chromosome heteromorphisms. Springer Science + Business Media Dordrecht; 2011: 216.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. Seabright M. A rapid banding technique for human chromosomes. Lancet. 1971; 2 (7731): 971–972. DOI: 10.1016/s0140-6736(71)90287-x.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. Soudek D. Prenatal diagnosis of a 13p+ karyotype. Human Genetics. 1979; 51 (3): 339–341. DOI: 10.1007/ bf00283406.

16. 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.

17. 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.

18. Hetmann M., Pietrzhak M. Emerging roles of neuronal nucleolus. Trends Neurosci. 2012; 35 (5): 305–314. DOI: 10.1016/j.tins.2012.01.002.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.