Гетерогенность клинического фенотипа мешает диагностике. Перекрывающиеся симптомы делают диагностику специфического генетического нарушения трудным и это особенно наглядно при врожденной карликовости и родственных состояниях. Эта группа аутосомно наследуемых нарушений включает Seckel syndrome, microencephalic osteodysplastic primordial dwarfism type II и Meier-Gorlin syndrome (MGS) и нарушения, при которых низкий рост или врожденная карликовость является характерной особенностью (1). MGS , кроме того, характеризуется сильно редуцированной или отсутствующей коленной чашечкой (knee caps) и качественно небольшими ушами, эта диагностическая триада используется для классификации болезни. Др. симптомы, включая микроэнцефалию, задержка внутриутробного роста плода и др. аномалии развития (1-3). MGS первоначально был описан Gorlin et al. in 1975 (1) с тех пор описаны многочисленные случаи этого заболевания. Аутосомно рецессивный способ наследования был установлен, исходя из кровного родства родителей и развития болезни у братьев сестер у незатронутых родителей. Однако, исследователи оказались неспособны с уверенностью идентифицировать какой-либо специфический ген, обладающий причинной мутацией.

Guernsey et al. описали MGS в выборке, состоящей из 8 индивидов преимущественно из Акадской долины. Используя marker-assisted картирование, сопровождаемое PLINK гаплотипированием и экзонным секвенированием генов кандидатов, была идентифицирована миссенс мутация p.Tyr174Cys в гене ORC4 на хромосоме (2). Этот вариант, характеризующийся превращением тирозинового в цистеиновый остаток в позиции 174, был обнаружен у 6 из 8 субъектов. Остальные два субъекта обладали мутациями в функционально родственном гене CDT1 и ORC1. Др. группа независимых исследователей Bicknell et al. также оказалась способной идентифицировать мутации в ORC4, помимо вариантов в ORC1, ORC6, CDT1 и CDC6, все они оказались ответственны за фенотип, обнаруживаемый при MGS (3).

Гены семейства ORC представлены 6 членами (ORC1-ORC6) и законсервированы у дрожжей. Эти гены играют фундаментальную роль во время инициации репликации ДНК. Вместе эти белки образуют origin recognition complex (ORC), который согласно своему названию соединяется с источником репликации, чтобы инициировать процесс репликации ДНК. Соотв., CTD1 и CDC6 белки рекрутируются, чтобы создать пре-репликационный комплекс и в конечном итоге сформировать репликационную вилку (2, 3). Эти гены являются критическими для процесса репликации ДНК и поэтому мутации этих генов, как полагают, оказывают вредный эффект на жизнеспособность клетки. Механизм, с помощью которого это происходит, ещё не открыт, существуют и др. идентифицированные функции комплекса ORC, не связанные с репликацией ДНК.

Дальнейшие функциональные исследования были проведены, чтобы оценить роль генов ORC в MGS. Guernsey et al. , используя дрожжевую модель, в которой один аллель ORC4 был инактивирован и гетерозиготные диплоиды были трансформированы с помощью плазмиды, содержащей мутантный ген ORC4, чтобы воспроизвести p.Tyr232Cys вариант, наблюдаемый у человека. Клетки с этим вариантом растут с сильно замедленной скоростью в результате G1 дефекта клеточного цикла и неспособности перейти в S фазу (2) (Fig. 1). Bicknell et al. также исследовали исходы таких мутаций путем генерации лимфобластоидных и фибробластных линий клеток от пациентов. Было установлено, что уровни белка ORC1 сильно снижены, это ведет к неспособности инициировать источники репликации и тем самым к снижению образования пре-репликативного комплекса (3). Задержка или отсутствие вступления в S клеточного цикла также подтверждены.

Figure 1. The Y232C mutation in the yeast ORC4 gene disrupts the formation of the origin replication complex, resulting in a lack of progression from the G1 phase to the S phase of the cell cycle.

Итак, эти генетические и клеточные исследования подчеркнули дефекты источников инициации репликации как первичную причину MGS. Эти дефекты возникают в результате мутаций, обнаруживаемых в одном из генов, участвующих в origin replication complex. Вариации клинического проявления, наблюдаемые у MGS пациентов, могут быть из-за ряда факторов, включая различия в клеточной пролиферации, онтогенетические изменения в продолжительности клеточного цикла, изменчивости пространственной экспрессии генов и/или изменения чувствительности к таким мутациям для разных тканей и типов клеток. Представлены доказательства мутаций, связанных с репликацией ДНК в качестве причинных факторов для MGS и возможно родственных заболеваний.