Аналіз мутацій гена ФАГ в українській популяції, дані з західного регіону України

Макух Г.В., Чорна Л.Б., Тиркус М.Я., Акопян Г.Р., Шуварська В.І., Малахова А.Й., Полякова Є.О.

ДУ «Інститут спадкової патології НАМН України», Україна, 79008, Львів, вул. М. Лисенко, 31а

Фенілкетонурія (ФКУ) – одне з найбільш частих аутосомно-рецесивних захворювань, обумовлених спадковим дефектом фенілаланінгідроксилази (ФАГ), що супроводжується інтелектуальною недостатністю. Мутації гена ФАГ ведуть до повної або часткової втрати активності фермента ФАГ, що призводить до підвищення вмісту ФА в сироватці крові та фенотипових проявів ФКУ. У роботі аналізували спектр та частоту мутацій гена ФАГ серед пацієнтів з ФКУ західного регіону України. Проведено молекулярно-генетичний аналіз у 158 неспоріднених пацієнтів з ФКУ, з них 101 пацієнт з гіперфенілаланінемією (ГФА) виявлений під час неонатального скринінгу. ДНК пацієнтів з ФКУ виділена з лейкоцитів периферичної крові методом висолювання. Досліджували 316 алелів, використовуючи метод полімеразної ланцюгової реакції з наступним аналізом поліморфізму довжини рестрикційних фрагментів (RFLP-PCR, ACRS-PCR). За результатами дослідження мутацію R408W виявлено у 58,54 % мутантних алелів з високим ступенем гомозиготності (35,44 %). Частота решти виявлених мутацій була наступною: IVS10nt-11G>A (4,35 %), R158Q (4,17 %), Y414C (2,78 %) та R252W (1,25 %). Найбільш поширеною мутацією у пацієнтів з ФКУ із західного регіону України є R408W. Cпектр та часто-та мутацій в досліджуваній вибірці співвідносні з частотою в загальній популяції України і, в цілому, відповідають спектру мутацій у Східній Європі.

Ключові слова: ген фенілаланінгідроксилази (ФАГ), гіперфенілаланінемія, мутація, фенілкетонурія

Цитологія і генетика
2021, том 55, № 5, 13-19

Cytology and Genetics
2021, том 55, № 5, 414–419,
doi: 10.3103/S0095452721050066

Повний текст та додаткові матеріали

Цитована література

1. Blau, N., Shen, N., and Carducci, C., Molecular genetics and diagnosis of phenylketonuria: state of the art, Expert Rev. Mol. Diagn., 2014, vol. 6, pp. 655–671. https://doi.org/10.1586/14737159.2014.923760

2. DiLella, A.G., Marvit, J., Brayton, K., et al., An amino-acid substitution involved in phenylketonuria is in linkage disequilibrium with DNA haplotype 2, Nature, 1987, vol. 327, pp. 333–338. https://doi.org/10.1038/327333a0

3. Eiken, H.G., Odland, E., Boman, H., et al., Application of natural and amplification created restriction sites for the diagnosis of PKU mutations, Nucleic Acids Res., 1991, vol. 19, pp. 1427–1430. https://doi.org/10.1093/nar/19.7.1427

4. Erlandsen, H. and Stevens, R.C., The structural basis of Phenylketonuria, Mol. Genet. Metab., 1999, vol. 68, pp. 103–125. https://doi.org/10.1006/mgme.1999.2922

5. Guldberg, P., Rey, F., Zschocke, J., et al., A European multicenter study of phenylalanine hydroxylase deficiency: classification of 105 mutations and a general system for genotype-based prediction of metabolic phenotype, Am. J. Hum. Genet., 1998, vol. 63, pp. 71–79. doi 10.1086/301920

6. Hoang, L., Byck, S., Prevost, et al., PAH mutation analysis Consortium Database: a database for disease-producing and other allelic variation at the human PAH locus, Nucleic Acids Res., 1999, vol. 24, no. 1, pp. 127–131. https://doi.org/10.1093/nar/24.1.127

7. Kaufman, S., Berlow, S., Summer, G.K., et al., Hyperphenylalaninemia due to a deficiency of biopterin. A variant form of Phenylketonuria, N. Engl. J. Med., 1978, vol. 299, no. 13, pp. 673–679. https://doi.org/10.1056/NEJM19780928 2991301

8. Kayaalp, E., Treacy, E., Waters, P.J., et al., Human phenylalanine hydroxylase mutations and hyperphenylalaninemia phenotypes: a metanalysis of genotype-phenotype correlations, Am. J. Hum. Genet., 1997, vol. 61, pp. 1309–1317. https://doi.org/10.1086/301638

9. Longo, N., Arnold, G.L., Pridjian, G., et al., Long-term safety and efficacy of sapropterin: the PKUDOS registry experience, Mol. Genet. Metab., 2015, vol. 114, pp. 557–563. https://doi.org/10.1016/j.ymgme.2015.02.003

10. Okano, Y., Eisensmith, R.C., Güttler, F., et al., Molecular basis of phenotypic heterogeneity in Phenylketonuria, N. Eng. J. Med., 1991, vol. 324, pp. 1232–1238. https://doi.org/10.1056/NEJM199105023241802

11. O’Neill, C.A., Eisensmith, R.C., Croke, D.T., et al., Molecular analysis of PKU in Ireland, Acta Paediatr. Suppl., 1994, vol. 407, pp. 43–44. https://doi.org/10.1111/j.1651-2227.1994.tb 13448.x

12. Pampukha, V., Nechyporenko, M., and Livshyts, L., Ana-lysis of EX5del4232ins268 and EX5del955 PAH gene mutations in Ukrainian patients with Phenylketonuria, Genes Dis., 2017, vol. 4, no. 2, pp. 108–110. https://doi.org/10.1016/j.gendis.2016.11.004

13. Pey, A.L., Stricher, F., Serrano, L., et al., Predicted effects of missense mutations on native-state stability account for phenotypic outcome in phenylketonuria, a paradigm of misfolding diseases, Am. J. Hum. Genet., 2007, vol. 81, pp. 1006–1024. https://doi.org/10.1086/521879

14. Réblová, Kl., Hrubá, Z., Procházková, D., et al., Hyperphenylalaninemia in the Czech Republic: genotype-phenotype correlations and in silico analysis of novel missense mutations, Clin. Chim. Acta, 2013, vol. 419, pp. 1–10. https://doi.org/10.1016/j.cca.2013.01.006

15. Scriver, C.R., The PAH gene, phenylketonuria, and a paradigm shift, Hum. Mutat., 2007, vol. 28, no. 9, pp. 831–845. https://doi.org/10.1002/humu.20526

16. Scriver, C.R. and Kaufman, S., Hyperphenylalaninemia: phenylalanine hydroxylase deficiency. The metabolic and molecular bases of inherited disease, OMMBID, 2001, vol. 8, pp. 1667–1724. https://doi.org/10.1036/Ommbid.97

17. Singh, R.H., Rohr, F., Frazier, D., et al., Recommendations for the nutrition management of phenylalanine hydroxylase deficiency, Genet. Med., 2014, vol. 16, no. 2, pp. 121–131. https://doi.org/10.1038/gim.2013.179

18. Tighe, O., Dunican, D., O’Neill, C., et al., Genetic diversity within the R408W phenylketonuria mutation lineages in Europe, Hum. Mutat., 2003, vol. 21, pp. 387–393. https://doi.org/10.1002/humu.10195

19. Van Spronsen, F.J., van Wegberg, A.M.J., Ahring, K., et al., Key European guidelines for the diagnosis and management of patients with phenylketonuria, Lancet Diabetes Endocrinol., 2017, vol. 5, no. 9, pp. 743–756. https://doi.org/10.1016/S2213-8587(16)30320-5

20. Van Wegberg, A.M.J., MacDonald, A., Ahring, K., et al., The complete European guidelines on phenylketonuria: diagnosis and treatment, Orphanet J. Rare Dis., 2017, vol. 12, no. 1, p. 162. https://doi.org/10.1186/s13023-017-0685-2

21. Vockley, J., Anderson, H.C., Antshel, K.M., et al., Phenylalanine hydroxylase deficiency: diagnosis and management guideline, Genet. Med., 2014, vol. 16, pp. 188–200. https://doi.org/10.1038/gim.2013.157

22. Woo, S.L., Lidsky, A.S., Guttler, F., et al., Cloned human phenylalanine hydroxylase gene allows prenatal diagnosis and carrier detection of classical phenylketonuria, Nature, 1983, vol. 306, pp. 151–155. https://doi.org/10.1038/306151a0

23. Zekanowski, C., Nowacka, M., Zgulska, M., et al., Frequencies of the most common mutations responsible for phenylketonuria in Poland, Mol. Cell Probes, 1994, vol. 8, pp. 323–324. https://doi.org/10.1006/mcpr.1994.1044

24. Zschocke, J., Graham, C.A., Carson, D.J., and Nevin, N.C., Phenylketonuria mutation analysis in Northern Ireland: a rapid stepwise approach, Am. J. Hum. Genet., 1995, vol. 57, pp. 1311–1317.

25. Zschocke, J., Phenylketonuria mutations in Europe, Hum. Mutat., 2003, vol. 21, no. 4, pp. 345–356. https://doi.org/10.1002/humu.10192

26. Zurflüh, M.R., Zschocke, J., Lindner, M., et al., Molecular genetics of tetrahydrobiopterin-responsive phenylalanine hydroxylase deficiency, Hum. Mutat., 2008, vol. 29, no. 1, pp. 167–175. https://doi.org/10.1002/humu.20637