Генетическое наследование болезни Фабри 

Какие мутации гена GLA связаны с развитием болезни Фабри?
Болезнь Фабри развивается в результате возникновения мутаций в гене GLA, кодирующем лизосомный фермент альфагалактозидазу А (А-ГАЛ А)¹. К настоящему времени выявлено более 1000 мутаций гена GLA, вызывающих нарушение активности А-ГАЛ А^7–10. Выделяют несколько значимых мутаций гена GLA, с которыми связано развитие классической формы болезни Фабри и формы с поздним началом (табл. 1). Нонсенс-мутации*, консенсусные мутации в сайте сплайсинга^† и мутации сдвига рамки считывания^‡ приводят, как правило, к полному или почти полному отсутствию ферментативной активности А-ГАЛ А. Указанные мутации гена GLA в большинстве случаев приводят к развитию классической формы болезни Фабри¹¹. Напротив, некоторые миссенс-мутации^§ и редкий криптический сплайсинг^¶, в частности IVS4+919G>A (c.936+919G>A), в гене GLA могут сопровождаться сохранением остаточной активности А-ГАЛ А^11,12. Указанные мутации могут приводить к развитию формы болезни Фабри с поздним началом, хотя известны случаи, когда некоторые миссенс-мутации вызывали развитие классической формы заболевания^11,13.

Таблица 1.
Примеры патогенных вариантов гена GLA, при которых наблюдается развитие болезни Фабри, по данным веб-сайта fabry-database.org¹⁴

В 2001 г. в рамках продолжающейся программы международных многоцентровых наблюдательных исследований был открыт Реестр пациентов с болезнью Фабри ¹⁵. Согласно данным, опубликованным в 2016 г. о 1044 включенных в реестр взрослых пациентах (мужчины: n = 641; женщины: n = 403), чаще всего в гене GLA регистрировали миссенс-мутации (42%), нонсенс-мутации (14%) и мутации сдвига рамки считывания (10%)¹⁶. У 27% включенных пациентов не было получено данных о генотипе, однако, если исходить из классификации мутаций в гене GLA¹⁴, у 400 пациентов присутствовали мутации, связанные с развитием классической формы болезни Фабри, а у 365 пациентов — мутации, не включенные в эту базу данных или неклассифицированные¹⁶. В другом исследовании с участием 2236 включенных в указанный Реестр пациентов с болезнью Фабри (мужчины: n = 1159; женщины: n = 1077), результаты которого были опубликованы в 2008 г., мутации в гене GLA были зарегистрированы у 69,6% мужчин (n = 788) и 76,4% женщин (n = 806). Значимых различий в частоте выявления специфических мутаций в гене GLA у мужчин и женщин отмечено не было; однако самой частой мутацией гена GLA была мутация R227X (c.679C>T), которая присутствовала у 2,3% пациентов (n = 50)⁶.

Большинство мутаций гена GLA являются частными, то есть встречаются только у представителей одной или нескольких семей. Изучение корреляций между генотипом и фенотипом может быть затруднено по причине внутрисемейной изменчивости фенотипа^11,17. Тем не менее некоторые корреляции между генотипом и фенотипом болезни Фабри все же были выявлены. Например, миссенс-мутация N215S (c.644A>G) стабильно наблюдается у пациентов с проявлениями преимущественно со стороны сердца^18,19. Напротив, поражение почек и нарушение мозгового кровообращения при этом типе мутации гена GLA встречается редко¹⁸. Кроме того, даже в семьях с одинаковыми вариантами гена проявления заболевания у разных пациентов с болезнью Фабри могут различаться. Характер последствий при возникновении мутаций в генах зависит от целого ряда факторов, включая присутствие дополнительных патогенных мутаций в гене GLA или мутаций неустановленной значимости, генетического окружения, наличия сопутствующих заболеваний и влияния внешних модификаторов¹⁶.

Считается, что у женщин с X-сцепленными нарушениями, в том числе с болезнью Фабри, тяжесть проявлений зависит от уровня инактивации X-хромосомы²⁰. Речь идет о естественном прекращении экспрессии одной из X-хромосом у женщин для инактивации генов на одной из хромосом, по-видимому, в случайном порядке, без фенотипической экспрессии ²¹. Изменчивость естественного уровня экспрессии ферментов на 25–75% может быть обусловлена случайной асимметрией инактивации X-хромосомы, тогда как неслучайная асимметрия может сопровождаться развитием более тяжелых фенотипов заболевания, при которых уровень ферментативной активности может быть ниже 25%²⁰. В исследовании с участием 56 женщин с болезнью Фабри у 16 пациенток (29%) наблюдалась асимметричная инактивация гена GLA X-хромосомы. У 6 из этих пациенток экспрессировал в основном аллель гена GLA дикого типа, а у 10 пациенток — мутантный аллель гена GLA. У женщин с асимметричной инактивацией X-хромосомы течение заболевания могло быть разным в зависимости от преобладающего типа экспрессируемого аллеля. При легком фенотипе болезни Фабри выявляли аллель гена GLA дикого типа с минимальным прогрессированием заболевания, тогда как преобладающая экспрессия мутантных аллелей сопровождалась ранним развитием заболевания, его быстрым прогрессированием по мере взросления и менее благоприятным прогнозом. Таким образом, инактивация X-хромосомы может влиять на фенотип и течение заболевания у женщин с болезнью Фабри³.

^* Нонсенс-мутация: замена в одной паре нуклеотидов ДНК. Измененная последовательность ДНК преждевременно сигнализирует клетке о прекращении синтеза белка. Наиболее ярким проявлением этой мутации является укорачивание белка, в результате чего он может функционировать неправильно или не функционировать вовсе²².

^† Консенсусная мутация в сайте сплайсинга: сплайсинг-мутация в каноничной последовательности гена приводит к неправильному распознаванию экзонов и интронов в матричной РНК и, как следствие, к нарушению транскрипции варианта гена, что влияет на синтез белков²³. Сплайсинг — это процесс удаления интронов (некодирующих областей) при транскрипции РНК и присоединения экзонов (кодирующих областей для синтеза белков) с образованием функциональной матричной РНК^24–26.

^‡ Мутация сдвига рамки считывания: добавление или удаление оснований ДНК приводит к изменению рамки считывания гена. Рамка считывания состоит из групп по три основания, каждая из которых кодирует дну аминокислоту. Мутация сдвига рамки считывания вызывает изменения в группировке указанных оснований и замены в аминокислотном коде. Белок становится нефункциональным. Вставка, делеция или дупликация фрагмента ДНК может приводить к возникновению мутаций сдвига рамки считывания²².

 ^§Миссенс-мутация: замена в одной паре нуклеотидов ДНК, вызывающая замену одной аминокислоты в белке на другую²².

^¶ Редкий криптический сплайсинг: сплайсинг-мутация в канонической последовательности гена приводит к неверному распознаванию экзонов и интронов в матричной РНК и, как следствие, к аберрантной транскрипции варианта гена, что, в свою очередь, влияет на синтез белков²³. Сплайсинг — это процесс удаления интронов (некодирующих областей) при транскрипции РНК и присоединения экзонов (кодирующих областей для синтеза белков) с образованием функциональной матричной РНК^24–26. Сплайсинг-мутация может возникнуть как в интронах, так и в экзонах и может влиять на существующие сайты сплайсинга, вызывать образование новых сайтов сплайсинга или активировать криптические сайты сплайсинга²³. Криптические сайты сплайсинга встречаются очень часто и, благодаря однонуклеотидной замене, как правило, выключаются, однако однонуклеотидная мутация может реактивировать этот криптический сайт сплайсинга, что приведет к нарушению синтеза белков²⁷.