РЕЗЕМЕ. Міопатію Нонака (MIM 605820) викликають гомозиготні патогенні варіанти в гені GNE. Це міопатія з раннім початком розвитку в дорослих, яка успадковується рецесивно та за якої зберігаються чотириголові м’язи і виникає двостороннє обвисання стіп, що зазвичай спричинено слабкістю переднього великогомілкового м’язу. У пацієнтів із міопатією Нонака дещо вищий рівень креатинкінази сироватки, повільне прогресування м’язової слабкості та втрата здатності самостійно переміщатися розвиваються через 15–20 років. Поточне дослідження спрямоване на підвищення обізнаності про міопатію Нонака, яка виникає як рідкісний фенотип через патогенні варіанти в гені GNE. Проводиться детальна реєстрація історій хвороби та клінічних даних. Було проведено повне секвенування екзому і косегрегаційний аналіз родин за допомогою секвенування Сенгера. Також було створено модель гомології мутантного білка за використання алгоритму ProMod3. Ми ідентифікували діалельний патогенний варіант (c.830G>A) у гені GNE, який пояснює клінічний стан пацієнтів. Ми представляємо основні результати двох дітей із однієї родини, які мають міопатію Нонака, а також детальні клінічні та генетичні профілі пацієнтів і тривимірну модель мутантного білку GNE. Ми вважаємо, що клінічні характеристики та вплив варіанта (c.830G>A) сприятимуть нашому розумінню ролі гена GNE у патогенезі міопатії Нонака.
Ключові слова: міопатія GNE, дистальна міопатія, сіалова кислота, хвороба Нонака, рідкісні захворювання
Повний текст та додаткові матеріали
Цитована література
Argov, Z., GNE myopathy: a personal trip from bedside observation to therapeutic trials, Acta Myol., 2014, vol. 33, no. 2, pp. 107–110.
Awasthi, K., Srivastava, A., Bhattacharya, S., et al., Tissue specific expression of sialic acid metabolic pathway: role in GNE myopathy, J. Muscle Res. Cell Motil., 2021, vol. 42, no. 1, pp. 99–116. https://doi.org/10.1007/s10974-020-09590-7
Barp, A., Mosca, L., and Sansone, V.A., Facilitations and hurdles of genetic testing in neuromuscular disorders, Diagnostics (Basel), 2021, vol. 11, p. 701. https://doi.org/10.3390/diagnostics11040701
Buchan, D.W., Minneci, F., Nugent, T.C., et al., Scalable web services for the PSIPRED Protein Analysis Workbench, Nucleic Acids Res., 2013, vol. 41, no. W1, pp. W349–W357. https://doi.org/10.1093/nar/gkt381
Carrillo, N., Malicdan, M.C., and Huizing, M., GNE myopathy: etiology, diagnosis, and therapeutic challenges, Neurotherapeutics, 2018, vol. 15, no. 4, pp. 900–914. https://doi.org/10.1007/s13311-018-0671-y
Carrillo, N., Malicdan, M.C., and Gahl, W.A., Safety and efficacy of N-acetylmannosamine (ManNAc) in patients with GNE myopathy: an open-label phase 2 study, Genet. Med., 2021, vol. 23, no. 11, pp. 2067–2075. https://doi.org/10.1038/s41436-021-01259-x
Celeste, F.V., Vilboux, T., Ciccone, C., et al., Mutation update for GNE gene variants associated with GNE myopathy, Hum. Mutat., 2014, vol. 35, no. 8, pp. 915–926. https://doi.org/10.1002/humu.22583
Cerino, M., Gorokhova, S., Behin, A., et al., Novel pathogenic variants in a french cohort widen the mutational spectrum of GNE myopathy, J. Neuromuscular Dis., 2015, vol. 2, no. 2, pp. 131–136. https://doi.org/10.3233/JND-150074
Chen, V.B., Arendall, W.B., Headd, J.J., et al., MolProbity: all-atom structure validation for macromolecular crystallography, Acta Crystallogr., Sect. D: Biol. Crystallogr., 2010, vol. 66, no. 1, pp. 12–21. https://doi.org/10.1107/S0907444909042073
Chen, Y., Xi, J., Zhu, W., et al., Correction: GNE myopathy in Chinese population: hotspot and novel mutations, J. Hum. Genet., 2019, vol. 64, no. 3, p. 269. https://doi.org/10.1038/s10038-018-0547-3
Crowe, K.E., Zygmunt, D.A., and Martin, P.T., Visualizing muscle sialic acid expression in the GNED207VTgGne-/- Cmah-/- model of GNE myopathy: A comparison of dietary and gene therapy approaches, J. Neuromuscular Dis., 2022, vol. 9, no. 1, pp. 53–71. https://doi.org/10.3233/JND-200575
Effertz, K., Hinderlich, S., and Reutter, W., Selective loss of either the epimerase or kinase activity of UDP-N-acetylglucosamine 2-epimerase/N-acetylmannosamine kinase due to site-directed mutagenesis based on sequence alignments, J. Biol. Chem., 1999, vol. 274, no. 40, pp. 28771–28778. https://doi.org/10.1074/jbc.274.40.28771
Eisenberg, I., Avidan, N., Potikha, T., et al., The UDP-N-acetylglucosamine 2-epimerase/N-acetylmannosamine kinase gene is mutated in recessive hereditary inclusion body myopathy, Nat. Genet., 2001, vol. 29, no. 1, pp. 83–87. https://doi.org/10.1038/ng718
Grecu, N., Villa, L., Cavalli, M., et al., Motor axonal neuropathy associated with GNE mutations, Muscle Nerve, 2021, vol. 63, no. 3. pp. 396–401. https://doi.org/10.1002/mus.27102
Grover, S., and Arya, R., Role of UDP-N-acetylglucosamine2-epimerase/N-acetylmannosamine kinase (GNE) in β1-integrin-mediated cell adhesion, Mol. Neurobiol., 2014, vol. 50, no. 2, pp. 257–273. https://doi.org/10.1007/s12035-013-8604-6
Hanisch, F., Weidemann, W., Grossmann, M., et al., Sialylation and muscle performance: sialic acid is a marker of muscle ageing, PLoS One, 2013, vol. 8, no. 12, p. e80520. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080520
Harazi, A., Becker-Cohen, M., Zer, H., et al., The interaction of UDP-N-acetylglucosamine 2-epimerase/N-acetylmannosamine kinase (GNE) and alpha-actinin 2 is altered in GNE myopathy M743T mutant, Mol. Neurobiol., 2017, vol. 54, no. 4, pp. 2928–2938. https://doi.org/10.1007/s12035-016-9862-x
Kazamel, M., Sorenson, E.J., and Milone, M., Clinical and electrophysiological findings in hereditary inclusion body myopathy compared with sporadic inclusion body myositis, J. Clin. Neuromuscular Dis., 2016, vol. 17, no. 4, pp. 190–196. https://doi.org/10.1097/CND.0000000000000113
Koroglu, C., Yilmaz, R., Sorgun, M.H., et al., GNE missense mutation in recessive familial amyotrophic lateral sclerosis, Neurogenetics, 2017, vol. 18, no. 4, pp. 237–243. https://doi.org/10.1007/s10048-017-0527-3
Krause, S., Hinderlich, S., Amsili, S., et al., Localization of UDP-GlcNAc 2-epimerase/ManAc kinase (GNE) in the Golgi complex and the nucleus of mammalian cells, Exp. Cell Res., 2005, vol. 304, no. 2, pp. 365–379. https://doi.org/10.1016/j.yexcr.2004.11.010
Lv, X.Q., Xu, L., Lin, P.F., et al., Clinical, genetic, and pathological characterization of GNE myopathy in China, Neurol. Sci., 2022, vol. 43, pp. 4483–4491. https://doi.org/10.1007/s10072-022-05938-8
Nishino, I., Carrillo-Carrasco, N., and Argov, Z., GNE myopathy: current update and future therapy, J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry, 2015. vol. 86. no. 4. pp. 385–392. https://doi.org/10.1136/jnnp-2013-307051
Pandurangan, A.P., Ochoa-Montano, B., Ascher, D.B., et al., SDM: a server for predicting effects of mutations on protein stability, Nucleic Acids Res., 2017, vol. 45, no. W1, pp. W229–W235. https://doi.org/10.1093/nar/gkx439
Pires, D.E., Ascher, D.B., and Blundell, T.L., DUET: a server for predicting effects of mutations on protein stability using an integrated computational approach, Nucleic Acids Res., 2014a, vol. 42, pp. W314–W319. https://doi.org/10.1093/nar/gku411
Pires, D.E., Ascher, D.B., and Blundell, T.L., mCSM: predicting the effects of mutations in proteins using graph-based signatures, Bioinformatics, 2014b, vol. 30, no. 3, pp. 335–342. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btt691
Pogoryelova, O., Cammish, P., Mansbach, H., et al., Phenotypic stratification and genotype-phenotype correlation in a heterogeneous, international cohort of GNE myopathy patients: First report from the GNE myopathy Disease Monitoring Program, registry portion, Neuromuscular Disord., 2018, vol. 28, no. 2, pp. 158–168. https://doi.org/10.1016/j.nmd.2017.11.001
Pogoryelova, O., Gonzalez Coraspe, J.A., Nikolenko, N., et al., GNE myopathy: from clinics and genetics to pathology and research strategies, Orphanet J. Rare Dis., 2018, vol. 13, no. 1, p. 70. https://doi.org/10.1186/s13023-018-0802-x
Pogoryelova, O., Wilson, I.J., Mansbach, H., et al., GNE genotype explains 20% of phenotypic variability in GNE myopathy, Neurol. Genet., 2019, vol. 5, no. 1, p. e308. https://doi.org/10.1212/NXG.0000000000000308
Previtali, S.C., Zhao, E., Lazarevic, D., et al., Expanding the spectrum of genes responsible for hereditary motor neuropathies, J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry, 2019, vol. 90, no. 10, pp. 1171–1179. https://doi.org/10.1136/jnnp-2019-320717
Richards, S., Aziz, N., Bale, S., et al., Standards and guidelines for the interpretation of sequence variants: a joint consensus recommendation of the American College of Medical Genetics and Genomics and the Association for Molecular Pathology, Genet. Med., 2015, vol. 17, no. 5, pp. 405–424. https://doi.org/10.1038/gim.2015.30
Rodrigues, C.H.M., Myung, Y., Pires, D.E.V., et al., mCSM-PPI2: predicting the effects of mutations on protein-protein interactions, Nucleic Acids Res., 2019, vol. 47, no. W1, pp. W338–W344. https://doi.org/10.1093/nar/gkz383
Rodrigues, C.H.M., Pires, D.E.V., and Ascher, D.B., DynaMut2: Assessing changes in stability and flexibility upon single and multiple point missense mutations, Prot. Sci., 2021, vol. 30, no. 1, pp. 60–69. https://doi.org/10.1002/pro.3942
Savarese, M., Sarparanta, J., Vihola, A., et al., Panorama of the distal myopathies, Acta Myologica, 2020, vol. 39, no. 4, pp. 245–265. https://doi.org/10.36185/2532-1900-028
Schauer, R., Sialic acids as regulators of molecular and cellular interactions, Curr. Opin. Struct. Biol., 2009, vol. 19, no. 5, pp. 507–514. https://doi.org/10.1016/j.sbi.2009.06.003
Schwarzkopf, M., Knobeloch, K.P., Rohde, E., et al., Sialylation is essential for early development in mice, Proc. Natl. Acad. Sci., 2002, vol. 99, no. 8, pp. 5267–5270. https://doi.org/10.1073/pnas.072066199
Sharma, S., Chanana, P., Bharadwaj, R., et al., Functional characterization of GNE mutations prevalent in Asian subjects with GNE myopathy, an ultra-rare neuromuscular disorder, Biochimie, 2022, vol. 7, no. 199, pp. 36–45. https://doi.org/10.1016/j.biochi.2022.03.014
Stasche, R., Hinderlich, S., Weise, C., et al., A bifunctional enzyme catalyzes the first two steps in N-acetylneuraminic acid biosynthesis of rat liver, J. Biol. Chem., 1997, vol. 272, no. 39, pp. 24319–324. https://doi.org/10.1074/jbc.272.39.24319
Waterhouse, A., Bertoni, M., Bienert, S., et al., SWISS-MODEL: homology modelling of protein structures and complexes, Nucleic Acids Res., 2018, vol. 46, no. W1, pp. W296–W303. https://doi.org/10.1093/nar/gky427
Weidemann, W., Klukas, C., Klein, A., et al., Lessons from GNE-deficient embryonic stem cells: sialic acid biosynthesis is involved in proliferation and gene expression, Glycobiology, 2010, vol. 20, no. 1, pp. 107–117. https://doi.org/10.1093/glycob/cwp153
Wiederstein, M., and Sippl, M.J., ProSA-web: interactive web service for the recognition of errors in three-dimensional structures of proteins, Nucleic Acids Res., 2007, vol. 35, pp. W407–W410. https://doi.org/10.1093/nar/gkm290
Xu, J., and Zhang, Y., How significant is a protein structure similarity with TM-score = 0.5?, Bioinformatics, 2010, vol. 26, no. 7, pp. 889−895. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btq066
Yubero, D., Natera-de Benito, D., Pijuan, J., et al., The increasing impact of translational research in the molecular diagnostics of neuromuscular diseases, Int. J. Mol. Sci., 2021, vol. 22, no. 8, p. 4274. https://doi.org/10.3390/ijms22084274
Zhang, K.Y., Duan, H.Q., Li, Q.X., et al., Expanding the clinicopathological-genetic spectrum of GNE myopathy by a Chinese neuromuscular centre, J. Cell Mol. Med., 2021, vol. 25, no. 22, pp. 10494–503. https://doi.org/10.1111/jcmm.16978
Zhu, W., Mitsuhashi, S., Yonekawa, T., et al., Missing genetic variations in GNE myopathy: rearrangement hotspots encompassing 5′UTR and founder allele, J. Hum. Genet., 2017, vol. 62, no. 2, pp. 159–166. https://doi.org/10.1038/jhg.2016.134