Молекулярно-генетическое исследование при гентингтоноподобном заболевании 4 типа (количество нуклеотидных повторов гена TBP)

Гентингтоноподобное заболевание 4 типа (ГПЗ 4) является наиболее частой фенокопией болезни Гентингтона в европейской популяции и представляет собой наследственное аутосомно-доминантное прогрессирующее нейродегенеративное заболевание. Распространенность ГПЗ 4 типа оценивается примерно как 0,16:100.000 среди населения Европы.

В основе патогенеза ГПЗ 4 типа лежит экспансия CAG/CAA–повторов в 3 экзоне гена TBP, располагающегося на длинном плече 6 хромосомы в локусе 6q27 и кодирующего ТАТА-бокс связывающий белок (TATA box-binding protein - TBP). Нуклеотидная последовательность в данном локусе гена ТВР состоит из чередующихся CAG- и CAA-повторов и имеет сложную  структуру, которую можно подразделить на пять доменов. Домены II и IV представлены полиморфными CAG-повторами и разделены более стабильным доменом III, который состоит из последовательности CAA/CAG/CAA. Считается, что потеря именно III домена приводит к нестабильности экспансии при ее передаче потомству.  В норме количество CAG/CAA–повторов составляет от 25 до 40. Аллели, содержащие умеренную экспансию от 41 до 48 CAG/CAA–повторов, характеризуются неполной пенетрантностью (около 50%), вследствие чего ГПЗ 4 типа при данном количестве повторов может либо развиваться в позднем возрасте и характеризоваться легким течением, либо вовсе не проявляться клинически. Полная пенетрантность характерна для выраженной экспансии с количеством повторов 49 и более. Наиболее крупная из описанных на сегодняшний день экспансий содержит 66 CAG/CAA–повторов. Оба из указанных кодонов кодируют аминокислоту глутамин, в результате чего патологическая экспансия приводит к синтезу удлиненного полиглутаминового участка на N-конце молекулы ТАТА-бокс связывающего белка, что позволяет отнести ГПЗ 4 типа к группе полиглутаминовых болезней.
ТАТА-бокс связывающий белок (ТВР) экспрессируется повсеместно и необходим для инициации транскрипции и связывания с некодирующей повторяющейся последовательностью нуклеотидов Т (тимин) и А (аденин), которая называется ТАТА-бокс и располагается в промоторном участке гена. При этом инициация транскрипции осуществляется белком ТВР совместно с РНК полимеразами-I, II, III и рядом других факторов транскрипции. Кроме того, данный белок также участвует в инициации транскрипции генов, промотер которых не содержит ТАТА-бокс, за счет протеин-протеинового взаимодействия. При ГПЗ 4 типа патологическая экспансия в гене ТВР приводит к синтезу аномального ТАТА-бокс связывающего белка, содержащего удлиненный полиглутаминовый участок, в результате чего нарушается способность данного белка связывать ДНК и инициировать транскрипцию ряда генов. Интересно, что в ряде случаев аберрантный ТВР может, напротив, более прочно связываться с рядом факторов транскрипции (NFY, TFIIB, Pol, SP1), что приводит к их секвестрации и нарушению процесса транскрипции. Кроме того, аберрантная структура повышает склонность белка к агрегации и формированию нерастворимых нейротоксичных внутриядерных включений в клетках Пуркинье мозжечка, коре головного мозга, неостриатуме и гиппокампе, что объясняет широкий спектр клинических проявлений ГПЗ 4 типа.
ГПЗ 4 типа дебютирует в возрасте от 3 до 75 лет. Клиническая картина характеризуется наличием мозжечковой атаксии в 95% случаев, что отражено в наличии второго синонимичного названия данного заболевания – спиноцеребеллярная атаксия 17 типа. В остальном фенотип данного заболевания вариабелен даже в пределах одной родословной и включает экстрапирамидную (73%) и пирамидную (37%) симптоматику, эпилепсию (22%), деменцию (90%) и психиатрические отклонения (27%). Первыми проявлениями, как правило, являются атаксия и психиатрические отклонения, к которым позже присоединяется вышеописанная моторная симптоматика. Магнитно-резонансная томография головного мозга пациентов с ГПЗ 4 типа зачастую позволяют обнаружить атрофию и дегенерацию мозжечка, а также диффузную атрофию коры и ствола головного мозга. Интересно, что клинические проявления гетерозиготной и гомозиготной экспансии при ГПЗ 4 типа неотличимы как друг от друга, так и от классической хореи Гентингтона. Однако, вероятно, гомозиготная экспансия ассоциирована с более тяжелой прогрессией деменции. 

Интерпретация

Диагностика ГПЗ 4 типа основана на выявлении экспансии CAG/CAA–повторов в 3 экзоне гена ТВР, расположенного на длинном плече 6 хромосомы в локусе 6q27 и кодирующего ТАТА-бокс связывающий белок. Заболевание наследуется по аутосомно-доминантному типу, то есть имеется 50% риск развития заболевания у потомков.  Также описано возникновение патогенных вариантов de novo, поэтому отсутствие семейной истории ГПЗ 4 типа не исключает риск возникновения данного заболевания у ребенка. Также для ГПЗ 4 типа характерен феномен антиципации, который характеризуется утяжелением симптоматики и более ранним дебютом заболевания у детей, по сравнению с их родителями. Существует прямая корреляция между размером экспансии и тяжестью симптоматики, а также обратная - со временем первых проявлений заболевания. 
Исследование проводится с помощью методов ПЦР-тройных повторов и фрагментного анализа, в соответствии с рекомендациями American College of Medical Genetics от 2014 года, а также European Molecular Genetics Quality Network от 2013.

Критерии оценки CAG/CAA-повторов по результатам фрагментного анализа