eis_gen

Categories:

55. Полное секвенирование генома (WGS) трансгендеров

В  этом посте я хочу рассказать о результатах исследования, в котором ДНК трансгендеров впервые изучали с помощью методов секвенирования нового поколения — «Genomic Characteristics of Gender Dysphoria Patients and Identification of Rare Mutations in RYR3 Gene» (https://www.nature.com/articles/s41598-017-08655-x ).
Авторами были учёные из Китая, их статья была опубликована на два года раньше, чем исследование из США, о котором шла речь в посте 54. Почему же я вначале привела американскую работу? Дело в том, что в ней фактически сохранялась логика поиска генов трансгендерности предшествующих исследований – ищем среди тех генов, которые каким-либо образом связаны с половыми гормонами. Об этом рассказывалось в постах 51 и 52 (правда, там использовались не столь «продвинутые» методы генетического анализа). А вот китайские исследователи попытались выйти за эти рамки и найти иной подход. Что же у них получилось? 

Были просеквенированы полные геномы 4 трансгендеров M→F и полные экзомы 9 трансгендеров F→M (WGS и WES, соответсвенно). Все эти трансгендеры относились к основной этнической группе в Китае (Хань) и у всех было раннее начало гендерной дисфории. При секвенировании было выявлено огромное число генетических вариантов, отличных от эталонной ДНК. Все они были подвергнуты фильтрации и в дальнейший анализ включались только те, которые удовлетворяли следующим критериям:

· отсутствовали среди 100 экзомов людей, не являющихся трансгендерами, сиквенсы которых были доступны (in-house)
· частота аллеля меньше 1% в базах 1000 Genome, ExAC
· патогенные (по оценке программ MutationTaster и RadialSVM).

Это означает, что из всего массива данных, полученных как при WGS, так и WES, фактически отбирались только редкие патогенные мутации. Фильтрацию у трансгендеров M→F прошли 303 варианта в 275 генах, а у трансгендеров F→M 401 вариант в 377 генах. Основной находкой было обнаружение мутантных аллелей в гене RYR3. Их имели три трансгендера F→M, но это были разные мутации (A2T, R1518H и T2847A). Авторы провели дополнительное тестирование непосредственно на эти три мутации у 275 людей не имеюших гендерных проблем – результат был отрицательным. 

Достоверность мутаций гена RYR3 была подтверждена классическим секвенированием по Сэнгеру (рис.1).

Рис.1
Рис.1

На рис.1 показан фрагмент сиквенса ДНК. Каждый пик это нуклеотид: синий цвет обозначает цитозин (C), чёрный – гуанин (G), зелёный – аденин (A), красный – тимин (T). У этого пациента один аллель обычный (G), а другой мутантный (A). Место мутации показано стрелкой – видно два наложенных друг на друга пика – чёрный (G) и зелёный (A). В результате мутации в кодируемом белке в позиции 1518 вместо аминокислоты аргинин(R) оказывается гистидин (H). 

Ген RYR3 находится на хромосоме 15 и кодирует рецептор рианодина3, регулирующий освобождение ионов кальция из клетки. Но есть ли что-то общее между RYR3 и другими генами, прошедшими фильтрацию? Именно это авторы и попытались выяснить с помощью алгоритма для функционального анализа большого числа генов (The DAVID Gene Functional Classification Tool). Этот алгоритм использует всю имеющуюся к текущему моменту информацию в отношении каждого гена. Анализ проводился раздельно для трансгендеров F→M и M→F. В обоих случаях были выявлены десятки генных кластеров. Их ранжировка по биологической значимости показала что у трансгендеров F→M наиболее значимый кластер включал 54 из 377 прошедших фильтрацию генов, а у трансгендеров M→ F 26 из 275 генов. Оказалось, что, как и RYR3, гены наиболее значимых кластеров вовлечены в транспорт ионов. 

Основываясь на данных о взаимодействиях между белками на молекулярном уровне, авторами с помощью программы GeneSignalNetwork были построены сети взаимодействия белков, кодируемых исследуемыми генами. Такая функциональная сеть у трансгендеров F→M показана на рис.2. 

Рис.2
Рис.2

Помимо генов оказавшихся мутантными у трансгендеров (их белки показаны красным цветом), в этой «паутине» присутствуют и гены, в которых мутаций не было, но через белки которых происходит взаимодействие (синий цвет). В центре паутины жёлтой линией окружён модуль белков, связанных с транспортом ионов. Этот модуль у увеличенном виде дан на рис. 3 У трансгендеров F→M он включает 11 генов (ITPR1, ITPR2, ITPR3, RYR2, RYR3, NNT, CACNB2, CTT1B, CPT2, PSEN2 и PLCG2), а у M→F их 7 (ITPR3, TRPM5, KCNB1, ATP2B2, CACNA1I, XCR1 и PLCG2). Оба модуля показаны на рис. 3, слева для F→M,  справа для M→F. Два гена ITPR3 и PLCG2 присутствуют в обоих модулях.

Рис.3
Рис.3

Авторы также проанализировали данные, имеющиеся в отношении экспрессии этих генов в мозге человека. Оказалось, что гены, входящие в модуль, по-разному экспрессируются в отдельных участках мозга. На рис. 4 показана часть данных для трансгендеров F→M (это только часть таблицы, если привести её целиком, текст невозможно прочесть. 

Рис.4
Рис.4

На основании всех этих данных авторы предполагают, что дефекты в генах, связанных с транспортом ионов, могут быть причастными к гендерной дисфории. Правда, они сами отмечают, что число изученных ими трансгендеров слишком мало.

На мой взгляд китайская работа действительно открывает  новое направление в исследованиях трансгендерности  -  гены, регулирующие транспорт ионов в мозге. Однако фактически пока что анализируются только мутации в кодирующей области. А ведь регуляторные последовательности, включающие или выключающие конкретные гены, могут находиться в самых разных местах генома, в частности и достаточно удалённых от самих этих генов. К сожалению, это проблема касается всех исследований с использованием WGS и WES, а не только связанных с изучением трансгендерности. 

Данный пост завершает блок VII. Этот блок был довольно сложным, но я надеюсь, что представленные в нём материалы для кого-то окажутся интересными. 

EIS-gen


Error

Anonymous comments are disabled in this journal

default userpic