Novel gene PUS3 c.A212G mutation in Ukrainian family with intellectual disability

Abstract

Aim. To evaluate a possible role of a novel c.A212G substitution in the PUS3 gene at intellectual disability (ID). Methods. The observed group consisted of the ID Ukrainian family members (parents and two affected children) and the control group – of 300 healthy individuals from general population of Ukraine. Sanger sequencing of the PUS3 gene exon 1 was performed for the family members. Polymorphic variants of c.A212G were analyzed using ARMS PCR. The homology models of wild type and p.Y71C mutant catalytic domains of human Pus3 were generated using the crystal structure of the human Pus1 catalytic domain (PDB ID: 4NZ6) as a template. Results. It was shown that the father of the affected siblings was the c.A212G substitution heterozygous carrier whereas the mother was a wild type allele homozygote, and the exom sequencing result was confirmed – the affected children are 212G homozygotes. We supposed de novo mutation in the maternal germ line. A low frequency of 212G allele (0.0017) was shown in the population of Ukraine. Homology modelling of the wild type and p.Y71C mutant catalytic domain of human Pus3 revealed that substitution p.Y71C is located in close proximity to its active site. Conclusions. The absence of hypoproteinemia in our patients, homozygous for the 212C allele allows us to assume that the mutation c.A212G PUS3 is rather neutral and cannot be the major cause of ID. However, considering a low frequency of the 212G allele in the population and close localization of p.Y71C substitution to the active site of hPus3 we cannot exclude that the c.A212G mutation in PUS3 may be a modifier for some pathologies including syndromic ID.

Мета. Оцінити можливу роль нової заміни c.A212G в гені PUS3 в розвитку інтелектуальній недієздатності (ІН). Ме­то­ди. Група спостереження складалася з членів української родини з ІН (батьків і двох хворих дітей) та контрольної групи з 300 здорових осіб із загальної популяції України. Для членів родини проводили секвенування по Сангеру екзона 1 гена PUS3. Поліморфні варіанти c.A212G аналізували з використанням ARMS ПЛР. Моделі дикого типу і мутантного p.Y71C каталітичних доменів Pus3 людини були побудовані за гомологією, з використанням кристалічної структури каталітичного домену Pus1 людини (PDB ID: 4NZ6) як матрицю. Результати. Було показано, що батько хворих сиблінгів є гетерозиготним носієм заміни c.A212G, а мати – гомозиготною за алелем дикого типу, і підтверджено результат екзомного секвенування, що обидва хворих сиблінга є гомозиготами 212G. Ми припускаємо de novo мутацію в оогенезі матері. Була показана низька частота 212G алеля (0,0017) в популяції України. Моделювання по гомології дикого типу та мутантного p.Y71C каталітичного домену Pus3 людини показало, що заміна p.Y71C розташована в безпосередній близькості від її активного центру. Висновки. Від­сутність гіпопротеїнемії у наших пацієнтів, гомозиготних за 212С алелем, дозволяє припустити, що мутація c.A212G в PUS3 ймовірно нейтральна і не може бути основною причиною ІН. Але, враховуючи низьку частоту 212G алеля в популяції і близьку локалізацію заміни p.Y71C до активного сайту hPus3, ми не можемо виключити, що мутація c.A212G в PUS3 може бути модифікуючим фактором для деяких патологій, включаючи синдромальну ІН.

Цель. Оценить возможную роль новой замены c.A212G в гене PUS3 в развитии интеллектуальной недееспособности (ИН). Методы. Группа наблюдения состояла из членов украинской семьи с ИН (родителей и двух больных детей) и контрольной группы 300 здоровых человек из общей популяции Украины. Для членов семьи проводили секвенирование по Сангеру экзона 1 гена PUS3. Полиморфные варианты c.A212G анализировали с использованием ARMS ПЦР. Модели дикого типа и мутантного p.Y71C каталитических доменов Pus3 человека были построены по гомологии, с использованием кристаллической структуры каталитического домена Pus1 человека (PDB ID: 4NZ6) в качестве матрицы. Результаты. Показано, что отец больных сиблингов является гетерозиготным носителем замены c.A212G, а мать – гомозиготной по аллелю дикого типа, и подтверждено результат экзомного секвенирование, что оба больных сиблинга являются гомозиготами 212G. Мы предполагаем de novo мутацию в оогенезе матери. Была показана низкая частота 212G аллеля (0,0017) в популяции Украины. Моделирование по гомологии дикого типа и мутантного p.Y71C каталитических доменов Pus3 человека показало, что замена p.Y71C расположена в непосредственной близости от его активного центра. Выводы. Отсутствие гипопротеинемии у наших пациентов, гомозиготных по 212С аллелю, позволяет предположить, что мутация c.A212G в PUS3 вероятно нейтральна и не может быть основной причиной ИН. Но, учитывая низкую частоту 212G аллеля в популяции и близкую локализацию замены p.Y71C к активному сайту hPus3, мы не можем исключить, что мутация c.A212G в PUS3 может быть модифицирующим фактором для некоторых патологий, включая синдромальную ИН.