Может ли whole-exome sequencing (WES) выявить общий патогенный вариант, ответственный за первичную гонадную недостаточность у мальчиков и девочек из единокровной семьи?

Пациенты с primary ovarian insufficiency (POI) и non-obstructive azoospermia (NOA) оказались гомозиготными по редкому missense варианту гена p. S754L, расположенного в очень консервативном MSH4 MutS signature мотива домена ATPase. Пациент олигоспермией оказался гетерозиготным по этому варианту.

MSH4 является специфичным для мейоза белком, экспрессирующимся на определенном уровне в семенниках и яичниках. Вместе со своим партнером по гетеродимеру MSH5, он ответственен за распознавание в двойной нити Holliday соединений и их стабилизацию, чтобы гарантировать аккуратное расхождение хромосом во время мейоза. Нокаутные по Msh4 и Msh5 самцы и самки мышей являются бесплодными из-за ареста мейоза. У людей MSH4 ассоциирует с недостаточностью гонад у мужчин и женщин при этом отмечаются определенные вариации MutS домена V.

В семье из Ирана пробанд имел POI, брата с NOA и плодовитую сестру. Они и их родители были исследованы с помощью WES. Открытый вариант был оценен у этих индивидов, а остальные члены семьи были генотипированы с помощью Sanger секвенирования. Вариант не был обнаружен у 800 здоровых индивидов из Ирана согласно Iranome базе данных и у 30 спорадичных NOA и 30 спорадичных POI пациентов. Предполагаемый эффект аберрантного сплайсинга был исследован с помощью RT-PCR. Более того, было использовано моделирование белковой гомологии (protein homology modeling) для дальнецшего исследования аминокислотных замен in silico.

Обнаруженный вариант очень редкий и никогда не был описан в гомозиготном состоянии. Он возник в ATPase домене в Serine 754, первом остатке с чрезвычайно законсервированным MutS signature мотивом, замененном на Leucine. Все указывает на то, то этот вариант вреден. Т.к. замена происходит непосредственно перед Walker B мотивом в положении 755, поэтому дальнейшие исследования базировались гомологии белков. Принимая во внимание результаты моделирования, природу замененного аминокислотного остатка и расстояние между p. S754L вариантом и остатками Walker B мотива предполагается возможность конформационных изменений, затрагивающих активность белка ATPase.

LARGE SCALE DATA We have submitted dbSNP entry rs377712900 to ClinVar under SCV001169709, SCV001169708 and SCV001142647 for oligozoospermia, NOA and POI, respectively.

WIDER IMPLICATIONS OF THE FINDINGS Identification of variants in meiotic genes should improve genetic counseling for both male and female infertility. Also, as two of our NOA patients underwent testicular sperm extraction (TESE) with no success, ruling out the existence of pathogenic variants in meiotic genes in such patients prior to TESE could prove useful.