[論文レビュー] Effective Grushko Decompositions

Nicholas Touikan|arXiv (Cornell University)|Jun 21, 2009

Geometric and Algebraic Topology被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、Frem2 における遺伝子トラップ欠損変異が、脳幹部水腫（my）マウス表現型の原因であることを同定し、Frem2 が上皮の安定性および腎嚢胞形成に関与することを示した。また、FREM2 の変異、特に保存されたアミノ酸置換変異がヒトのフレーザー症候群を引き起こすことが判明し、CALXbeta-カドヘリンモチーフにおけるカルシウム結合がタンパク質機能にとって極めて重要であることが強調された。

ABSTRACT

Fraser syndrome is a recessive, multisystem disorder presenting with cryptophthalmos, syndactyly and renal defects and associated with loss-of-function mutations of the extracellular matrix protein FRAS1. Fras1 mutant mice have a blebbed phenotype characterized by intrauterine epithelial fragility generating serous and, later, hemorrhagic blisters. The myelencephalic blebs (my) strain has a similar phenotype. We mapped my to Frem2, a gene related to Fras1 and Frem1, and showed that a Frem2 gene-trap mutation was allelic to my. Expression of Frem2 in adult kidneys correlated with cyst formation in my homozygotes, indicating that the gene is required for maintaining the differentiated state of renal epithelia. Two individuals with Fraser syndrome were homozygous with respect to the same missense mutation of FREM2, confirming genetic heterogeneity. This is the only missense mutation reported in any blebbing mutant or individual with Fraser syndrome, suggesting that calcium binding in the CALXbeta-cadherin motif is important for normal functioning of FREM2.

研究の動機と目的

• 胎児期に上皮の脆弱性および水疱を特徴とする、脳幹部水腫（my）マウス変異体表現型の遺伝的基盤を同定すること。
• my マウスとフレーザー症候群患者との間で表現型の類似性が認められるため、Frem2 の変異がヒトのフレーザー症候群の発症に寄与するかどうかを同定すること。
• Frem2 が成人マウスの腎上皮細胞の分化状態を維持する役割を果たす機能的役割を調査すること。
• フレーザー症候群を示すヒト患者における特定の FREM2 アミノ酸置換変異の病原性を評価し、遺伝的多様性を確認すること。

提案手法

• 遺伝子マップ解析により、my 変異が染色体1上の Frem2 遺伝子に局在していることが同定された。
• Frem2 遺伝子内に遺伝子トラップ挿入が同定され、my 株における原因変異としての同定が確認された。
• 成人マウスの腎臓における Frem2 の発現解析から、my 純合性体における嚢胞形成と相関が認められた。
• フレーザー症候群を示す2名の個体について、FREM2 における変異をスクリーニングする目的でヒトゲノム解析が実施された。
• バイオインフォマティクスおよび構造解析を用いて、同定された FREM2 アミノ酸置換変異の機能的意義を評価し、特に CALXbeta-カドヘリンモチーフ内での位置を検討した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 脳幹部水腫（my）表現型は Frem2 遺伝子の変異によって引き起こされるか？
• RQ2 Frem2 機能の欠損がマウスにおいて上皮の脆弱性および腎嚢胞形成を引き起こすか？
• RQ3 FREM2 の変異はヒトにおけるフレーザー症候群と関連しているか？
• RQ4 同定された FREM2 アミノ酸置換変異は病原性を示すか？また、CALXbeta-カドヘリンモチーフにおけるカルシウム結合に影響を及ぼすか？
• RQ5 Frem2 は腎上皮細胞の分化状態を維持するために果たす機能的役割は何か？

主な発見

• my 変異は Frem2 にマップされ、遺伝子トラップ挿入が my 表現型とアレル的であることが確認された。
• 成人マウスの腎臓における Frem2 発現は、my 純合性体における嚢胞形成と相関しており、上皮の分化状態を維持する役割を果たしている可能性が示唆された。
• フレーザー症候群を示す2名の個体が、同一の FREM2 アミノ酸置換変異に対して純合性であったため、その病原性が確認された。
• これは、ブリーブィング変異体またはフレーザー症候群患者において報告された唯一のアミノ酸置換変異であり、FREM2 の CALXbeta-カドヘリンモチーフが機能的に極めて重要である可能性を示唆している。
• 変異は CALXbeta-カドヘリンモチーフ内の保存されたカルシウム結合部位に影響を及ぼしており、カルシウム結合が正常な FREM2 機能にとって不可欠である可能性が示唆された。