研究揭示新型CARS E795V突变是导致遗传性帕金森病的原因
据Science Alert报道，约翰斯·霍普金斯大学的神经科学家最近发现了一种利用FDA批准的抗癌药物治疗帕金森病的新方法。《神经科学通报》最近发表的一项研究揭示了帕金森病的遗传病因。研究发现，半胱氨酰-tRNA合成酶(CARS)基因突变(c.2384A>T; p.Glu795Val; E795V)是导致帕金森病的罪魁祸首，为帕金森病的防控提供了新途径。这项研究由张建国领导的团队进行，包括华大基因的刘汉奎研究员。
CARS 基因突变导致遗传疾病
据国立卫生研究院(NIH)介绍，半胱氨酰-tRNA合成酶(CARS)基因控制氨基酸合成过程，此外，该基因参与各种生物过程，包括细胞生长、血管生成、迁移、增殖和分化。当该基因无法正常编码时，生物过程就会被破坏，导致疾病的发生。
常染色体显性遗传是遗传特征或疾病的一种方式。在这种类型的遗传中，只要特定基因的一个等位基因(拷贝)中存在变异，就足以导致遗传疾病，正如 NIH 所指出的那样。当遗传疾病遵循常染色体显性遗传模式时，父母双方的单个突变基因拷贝都可能导致该疾病。
相同的遗传符号
这项研究涉及一个 90 人家庭中的 30 名参与者，发现 CARS E795V 突变导致了一种新型常染色体显性遗传的神经系统疾病，影响了四个家庭中的九名成员。这些年龄在 42 至 62 岁之间的人表现出行走困难、小脑共济失调、帕金森病和其他神经退行性疾病等症状，持续时间为 1 至 25 年。
脑部磁共振成像(MRI)扫描结果显示神经退行性疾病的迹象。全基因组测序(WGS)表明，所有携带杂合CARS(E795V)突变的家族成员均具有相同的帕金森病和脊髓小脑共济失调(SCA)的临床表现和神经病理学改变。MRI和WGS结果均支持CARS E795V突变严重影响该家族神经系统状况的结论。
不同的神经退行性症状
随着病情的进展，患病超过八年的患者开始出现一系列神经退行性症状以及行动不便。这些症状在不同家庭中有所不同：一个家庭出现周围神经病变和垂直凝视功能障碍，另一个家庭出现认知障碍、喘鸣和手冷，第三个家庭出现勃起功能障碍，还有两个家庭出现面部表情扭曲。
四名患者接受脑部 MRI 扫描后发现，小脑皮质、小脑蚓部和脑桥均出现萎缩。先进的成像技术凸显出与小脑多系统萎缩 (MSA-C) 类似的特征，包括特定脑区铁沉积和局部脑血流减少，且两年内病情加重。
为了发现这种疾病的遗传原因，研究人员对四名患病个体和三名未患病的年龄匹配个体进行了全基因组测序 (WGS)。这项全面分析显示，所有参与者的脊髓小脑共济失调 (SCA) 的 11 个重复扩增位点的扩增水平正常，并且未发现与 SCA 相关的已知致病突变。
发现突变
WGS 结果显示了一种常见突变：E795V 突变在所有 9 名患病个体中均存在，但在发病年龄或接近发病年龄的 7 名未患病个体中不存在。CARS 突变极为罕见，在中国人口数据库(如中国代谢分析项目 (ChinaMAP)、汉族基因组数据库 (PGG.Han) 或 gnomAD v3 数据库)中并不常见。
罕见的 CARS E795V 突变预计将对基因功能产生有害影响并导致蛋白质结构变化。实验室测试证实，与野生型相比，突变型 CARS 的氨酰化活性降低了 20%(图 2)。这些发现得到了生物信息学预测、统计证据和分子检测的支持，有力地表明这种突变是观察到的神经系统疾病的遗传原因。
在神经系统疾病中发现 CARS 突变为理解和潜在治疗这种使人衰弱的疾病开辟了新的途径。这项研究表明，以前已知的突变不是导致这种疾病的原因，同时证实 CARS E795V 突变是这种与帕金森病密切相关的神经系统疾病的主要原因。这项研究强调了基因分析在确定复杂疾病根源方面的重要性，并为旨在开发靶向疗法的未来研究奠定了基础。
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