Too rare to be random: genetic finding suggests previously unrecognized path of mutagenesis

Article in medrxiv.org

Мозаичные патогенные варианты порой довольно трудно находить. А ещё труднее иногда интерпретировать – как понять 10% достаточно для возникновения заболевания или нет? Но вот на medrxiv появилась небольшая кейс-статейка про очень необычный случай кластерного моноаллельного мозаицизма.

В работе проводили исследование монохориальных диамниотических близнецов, с задержкой психомоторного развития. В результате полногеномное секвенирование выявило две близко расположенных de novo однонуклеотидных делеций в гене HNRNPU в мозаичном состоянии. Удивительно, на эти делеции оказались взаимоисключающими: одни прочтения содержали c.1463del, другие c.1466del, но ни одно из прочтений не содержало их обе. Секвенирование длинными ридами показало, что обе делеции, хотя и взаимоисключающие, расположены на отцовском аллеле. Доля обоих патогенных вариантов составляла примерно 20-39%, что было подтверждено секвенированием по Сэнгеру ДНК из лейкоцитов и мазков со слизистой оболочки щеки.

В совокупности у каждого из близнецов имеется три типа клеток с последовательностью дикого типа на материнском аллеле и с тремя последовательностями на отцовском аллеле. Такая конфигурация крайне маловероятна, не из-за отдельных вариантов, а именно из-за их комбинации, поэтому авторы назвали такую новую мутационную конфигурацию «кластерным моноаллельным мозаицизмом» (clustered monoallelic mosaicism - cMoMa). Но как это возможно? Первый вариант крайне маловероятный - делеции возникли в результате двух независимых мутационных событий в разных эмбриональных клетках.

Второй – более реальный. Генотип образовался за счёт одного мутационного события на раннем этапе эмбрионального развития. В ходе него произошел ошибочный репаративный процесс, который привел к появлению двух разных делеций на сестринских хроматидах: одна оказалась на одной хроматиде, а другая — на второй. После деления клеток это дает мозаицизм, при котором оба варианта находятся на одном аллеле, но никогда не встречаются в одной клетке.

Что очень здорово, что авторы провели анализ наборов данных (COSMIC и MosaicBase) с целью поиска подобных случаев и они были найдены! - что позволяет предположить, что этот механизм не является уникальным, а представляет собой более широкий, ранее не описанный путь мутагенеза.

https://www.medrxiv.org/content/10.64898/2026.03.03.26346966v1

A Denisovan-derived Alu insertion in OCA2 contributes to pigmentation diversity in present-day Melanesians

Article in bioRxiv.org

Интрогрессия (от лат. intro — внутрь + gressus — движение) — это процесс проникновения генетического материала из одного вида или популяции в другой в результате межвидовой (или межпопуляционной) гибридизации и последующего возвратного скрещивания. И как хорошо известно, нам людям в свое время тоже много чего перепало от неандертальцев и денисовцев. Среди интрогрессированных аллелей были и полезные и не очень – они влияли на иммунный ответ, адаптацию к высокогорью, пигментацию, восприимчивость к инфекционным заболеваниям. Всё это подтверждает, что архаичная интрогрессия была важным механизмом эволюционной адаптации человека.

Однако все эти описанные аллели представляли собой нуклеотидные замены, а вклад структурных вариантов практически не был исследован. В препринте на bioRxiv выложена статья о том, как было найдено 153 таких интрогрессированных структурных вариантов у современных людей и трех геномов архаичных гомининов. Найденные варианты были обогащены признаками локальной адаптации по сравнению с неинтрогрессированными.

Один из вариантов представлял собой вставку Alu повтора денисовского происхождения, расположенного в 18 интроне гена OCA2, играющего центральную роль в пигментации. Оказалось, что эта вставка наиболее часто встречается (> 60%) у коренных жителей острова Бугенвиль в Меланезии и значительно связана с повышенной пигментацией кожи в этом регионе.

Для оценки функционального воздействия Alu вставка была введена в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки человека, которые впоследствии дифференцировались в меланоциты. Оказалось, что вставка не привела к нарушению сплайсинга гена OCA2 как это бывает, а повысила его экспрессию. Анализ эпигеномных данных показал, что область вставки перекрывается с участком, обогащённым гистоновой меткой H3K27ac в клетках меланоцитарного происхождения, что указывает на наличие энхансерной активности в пигментных клетках. С помощью ChIP-qPCR с антителами к гистоновым меткам, характерным для активных энхансеров, в меланоцитах, гетерозиготных по вставке, было выявлено обогащение H3K4me1 и H3K27ac в области вставки Alu в 66 раз по сравнению с клетками дикого типа.
Таким образом, вставка Alu усиливает локальную энхансерную активность, что приводит к повышению экспрессии OCA2 и усилению пигментации меланоцитов.

https://doi.org/10.64898/2026.03.18.712481

Analysis of 14q12 microdeletions reveals novel regulatory loci for the neurodevelopmental disorder-related gene, FOXG1

Article in bioRxiv.org

Не всякая протяжённая делеция патогенная, даже если она de novo. Особенно если она ничего не затрагивает, или не затрагивает чего-то важного, или же затрагивает что-то точно не важное. Но так бывает, что если выйти за рамки существующих правил, то порой можно найти что-то новое и интересное.

В препринте коллектива авторов из недружественной страны описывается 9 пациентов с нарушениями нервно-психического развития, несущих микроделеции в регионе 14q12, большинство из которых возникли de novo. Все эти делеции частично или полностью затрагивают ген PRKD1, и только его. Однако сам ген PRKD1 толерантен к LoF-вариантам и имеет pLI score = 0, а также имеет очень низкую экспрессию в головном мозге по сравнению с другими тканями, а у мышей с нокаутом гена не наблюдается неврологического фенотипа. Всё это в совокупности указывает на то, что делеции гена PRKD1 не связаны с заболеванием.

Но рядом с геном PRKD1, хотя не так уже и рядом, на расстоянии почти мегабазы, находится ген FOXG1, гетерозиготные варианты в котором вызывают FOXG1-синдром, клиническая картина которого подходила к описанным пациентам. Возникла гипотеза, что делеция в этом регионе затрагивает регуляторные элементы (CRE), нарушая экспрессию гена FOXG1 и приводит к возникновению заболевания. Для того чтобы это доказать в небезызвестной клеточной линии HAP1 с помощью CRISPR-Cas9 была создана делеция, соответствующая минимальной области перекрытия (MRO) делеций пациентов размером 0,1 Мб. Как и ожидалось, эта делеция привела к снижению как транскрипции, так и трансляции гена FOXG1. В дальнейшем с помощью 4C-анализа и RNA-seq было подтверждено существование регуляторных элементов в данном регионе.

https://doi.org/10.1101/2025.04.11.648472

Bi-allelic variants in NDUFA5 cause a mitochondriopathy with complex I deficiency

Article in American Journal of Human Genetics

Кто не знает Прокиша? Хольгера знают все 😁 Давний друг МГНЦ, поэтому за его работами в области митохондриальных заболеваний мы любим следить. И вот благодаря стараниям его (и не только его) коллектива одним геном в OMIM стало больше.

В AJHG вышла большая статья по исследованию гена NDUFA5, демонстрирующая, что биаллельные варианты в нём ассоциированы с митохондриопатией, обусловленной дефицитом комплекса I. Авторам удалось описать четырёх пациентов с разными вариантами в NDUFA5 из трёх неродственных семей. На биоматериале этих пациентов получили лимфобластоидные клеточные линии, первичные фибробласты и клетки скелетных мышц (ода биобанкам). А дальше — чего только не сделали на этих образцах: ферментология дыхательной цепи, вестерн-блоты, масс-спектрометрия, RNA-seq, 3D-моделирование.

Ну и под конец были получены рыбки с нокаутом ndufa5. У криспантов по ndufa5 наблюдалось уменьшение межглазного расстояния и длины тела, усиление пигментации, снижение спонтанной локомоторной активности, подавление реакции на темноту, резкое падение выживаемости и эпилептиформная активность на электрофизиологии.

https://www.cell.com/ajhg/fulltext/S0002-9297(26)00113-8

A biallelic MRPL42 variant causes a combined oxidative phosphorylation deficiency syndrome revealed by multi-omics

Article in npj Genomic Medicine

Эта новость тоже про новое митохондриальное заболевание, и тоже от немецкого коллектива, но уже из Берлина. Казалось бы, митохондрия совсем небольшая, уже вдоль и поперёк исследована, ан нет. На этот раз речь пойдёт о миторибосоме, митохондриальной рибосоме, необходимой для своего собственного синтеза 13 белков, являющихся структурными компонентами системы окислительного фосфорилирования. Сама же миторибосома не маленького размера, состоит из 82 ядерных миторибосомальных белков (mitoribosomal proteins - MRP), четырёх митохондриальных рибосомальных белков и разных РНК. Для 15 MRP генов известна связь с наследственными заболеваниями, эта работа о новом OMIM гене - MRPL42.

Вообще сегодня редко можно увидеть (и кажется даже невозможно опубликовать) работу в хорошем журнале по описанию связи нового фенотипа и нового гена, выполненной на одном пробанде - девочке, с метаболическим мультисистемным заболеванием. У пациентки с раннего неонатального периода наблюдались генерализованная мышечная гипотония, арефлексия, судороги, тяжелая нейросенсорная тугоухость, респираторный дистресс, гипертрофическая кардиомиопатия и гепатомегалия. Лабораторно выявлялись выраженный лактат-ацидоз, гипергликемия и комбинированный дефицит комплексов I и IV дыхательной цепи, а на МРТ — глобальная атрофия головного мозга; заболевание прогрессировало быстро, и пациентка умерла в возрасте 2 месяцев.

Заподозрив митохондриальное заболевание, было проведено секвенирование экзома в формате трио и RNA-seq. В результате был найден гомозиготный вариант c.219+6T>A в гене MRPL42, который приводил к частичному пропуску 4 экзона с нарушением открытой рамки считывания.

Для доказательства связи гена MRPL42 с заболеванием на фибробластах пациента был сделан ряд экспериментов. В первую очередь удалось показать что снижение количества белка MRPL42 приводит к значительному уменьшение компонентов миторибосом и комплексов окислительного фосфорилирования I, III и IV. Для демонстрации причинно-следственной связи провели лентивирусную трансдукцию — ввели в клетки пациента нормальную копию гена MRPL42, что привело к восстановлению нормального уровня белков дыхательной цепи и улучшению митохондриального дыхания.
Наконец, функциональные тесты на дыхание митохондрий показали, что базальное и максимальное потребление кислорода, а также резервная мощность дыхательной цепи в спасённых клетках возвращаются к норме, что окончательно подтвердило: именно дефицит MRPL42 является причиной фатального синдрома.

https://doi.org/10.1038/s41525-026-00564-1

A single-nucleotide enhancer mutation overrides chromosomal sex to drive XX male development

Article in Nature Communications

Генетика формирования пола — область огромного интереса, где ключевые механизмы часто раскрываются через изучение нарушений полового развития. Центральную роль в этом процессе играет ген SOX9. Известно, что у эмбрионов с кариотипом XY потеря функции одной копии этого гена (например, при кампомелической дисплазии) приводит к реверсии пола и развитию по женскому типу. Напротив, у носителей женского кариотипа (XX) дупликации энхансерного участка RevSex вызывают избыточную активацию SOX9 даже в отсутствие гена SRY. В таких случаях формируются яички или овотестисы, а строение наружных половых органов соответствует мужскому типу.

Ранее коллективом израильских генетиков была опубликована статья в Science в которой они нашли энхансер Enh13, регулирующий экспрессию Sox9 в семенниках. Enh13 представляет собой участок длиной 557 нуклеодитов, расположенный на 565Kb выше от начала гена Sox9. Было показано, что Enh13 у мышей и человека приводит к смене пола с мужского (XY) на женский. Это происходит вследствие снижения уровня экспрессии Sox9, что запускает развитие яичников, несмотря на наличие Y-хромосомы, гена Sry и двух интактных копий самого гена Sox9. В то же время у нескольких пациенток с нарушениями полового развития (DSD) и кариотипом 46,XX были выявлены дупликации размером ~3,7–5 т.п.н., включающие человеческий Enh13. Это позволяет предположить, что наличие дополнительной копии Enh13 способно индуцировать экспрессию SOX9 и развитие семенников даже в отсутствие гена SRY.

Данная работа была посвящена исследованию молекулярного механизма работы энхансера. С помощью CRISPR/Cas9 создали мышей с двумя мутациями в сайте связывания SOX9: делецией 3 п.н. и инсерцией 1 п.н. Гомозиготные мутанты с генотипом XX рождались с мужскими гениталиями и недоразвитыми семенниками, демонстрируя полную инверсию пола. Транскриптомный анализ эмбриональных гонад (E12.5) показал, что у этих мышей активированы семенниковые гены (Sox9, Fgf9, Dhh) и подавлены яичниковые (Foxl2, Wnt4, Runx1). Профиль экспрессии мутантных гонад носил смешанный (овотестикулярный) характер, тогда как гетерозиготы и XY-гомозиготы были неотличимы от нормы.

Далее эксперименты с люциферазной системой и EMSA показали, что, вопреки ожиданиям, мутации не усилили, а даже ослабили связывание SOX9 с Enh13. Биоинформатически был предсказан, а затем экспериментально показано, что один из ключевых транскрипционных факторов развития яичников RUNX1 способен значительно подавлять активность Enh13. Это подтверждает идею о том, что в яичниках данный энхансер специально репрессируется.

Однако ослабления связывания SOX9 недостаточно, чтобы объяснить полную инверсию пола. Поскольку в области Enh13 находится множество сайтов связывания различных транскрипционных факторов, возникла гипотеза, что мутации нарушают их кооперативное взаимодействие, делая энхансер активным даже в отсутствие репрессивных сигналов. Для проверки этой гипотезы провели серию люциферазных репортерных тестов, добавляя в разных комбинациях факторы, связывающиеся в данной области: NR5A1, GATA4, RUNX1 и SOX9. Результаты показали, что в норме добавление RUNX1 к NR5A1 и GATA4 резко подавляло активность Enh13. В случае мутантных энхансеров этот репрессивный эффект RUNX1 полностью исчезал — активность оставалась высокой. Более того, у мутанта со вставкой 1 п.н. образовался дополнительный потенциальный сайт связывания для GATA4, что могло бы дополнительно усиливать активацию.

Таким образом, мутации в Enh13 не создают «супер-сайт» для активаторов, а «ломают» тонкий механизм репрессии, который в норме действует в XX-гонаде. Из-за этого даже слабой активации становится достаточно, чтобы запустить необратимый каскад самоусиления SOX9 и инициировать развитие гонад по мужскому типу.

https://doi.org/10.1038/s41467-026-71328-9

Antisense oligonucleotide-mediated knockdown therapy in two infants with severe KCNT1 epileptic encephalopathy

Article in Nature Medicine

KCNT1-ассоциированная эпилептическая энцефалопатия — редкое генетическое заболевание, вызванное de novo патогенными вариантами в гене KCNT1. Клинически проявляется фармакорезистентными фокальными приступами, дебютирующими в первые 6 месяцев жизни. Ген KCNT1 кодирует белок Slack — натрий-зависимый калиевый канал, модулирующий нейрональную активность. Патогенные варианты вызывают гиперактивацию каналов Slack, увеличивая калиевый ток нейронов до 40%, что ведёт к гипервозбудимости коры и приступам. В журнале Nature Medicine опубликована работа, посвященная попытке разработки персонализированной терапии на основе антисмысловых олигонуклеотидов (ASO) (1.5 года на ревью, ужос).

В работе представлено клиническое наблюдение двух пациенток в возрасте двух лет с тяжелой формой эпилепсии (EIMFS), обусловленной ранее описанным патогенным миссенс-вариантом p.R474H в гене KCNT1. Заболевание характеризовалось дебютом приступов на первой неделе жизни, резистентностью к 8–10 противоэпилептическим препаратам (включая хинидин) и тяжелой задержкой психомоторного развития, проявлявшейся отсутствием контроля головы и целенаправленных движений.

Для разработки терапии было создано 263 (!!!) кандидатных ASO. На первом этапе их протестировали в нейробластомных линиях, а затем — в нейронах, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток пациентов. Четыре лидирующих ASO (KT707, KT717, KT718, KT777) снижали экспрессию гена KCNT1 приблизительно на 75%. Наибольшую эффективность при свободном поглощении клетками показал KT777, который подавлял экспрессию мишени в течение двух недель. С помощью РНК-секвенирования было подтверждено, что данный ASO высокоспецифичен и не влияет на экспрессию других генов. Далее, с использованием метода пэтч-кламп на нейронах пациентов и нейронах коры мышей, несущих тот же генетический вариант, было продемонстрировано, что ASO KT777 приводит к снижению калиевых токов и уменьшению частоты потенциалов действия.

Эффективность отобранных ASO была подтверждена in vivo на грызунах. Препарат вводили мышам и крысам интрацеребровентрикулярно (в желудочки мозга) и интратекально (в спинномозговую жидкость). В частности, у трансгенных мышей с мутацией Kcnt1 P905L/L, которая приводит к тяжелой эпилепсии и ранней гибели, однократная доза KT777 увеличила медиану выживаемости с 44 до 133 дней, а двукратное введение — до 233 дней. На основании доклинических исследований была получена разрешение FDA на проведение клинических испытаний.

На начальном этапе введение валериасена (ASO KT777) привело к клиническому улучшению у обеих девочек. По данным дневников и ЭЭГ, частота приступов снизилась с 10–22 до 0–3 в день, эффект сохранялся почти 50 дней. Отмечались позитивные изменения: улучшились глотание и контроль головы. Однако спустя несколько месяцев у обеих пациенток развилась гидроцефалия. У первой пациентки тяжелая гидроцефалия потребовала отмены терапии, что привело к летальному исходу через три месяца. У второй пациентки состояние удалось стабилизировать. После двухлетнего перерыва лечение возобновили в сниженных дозах (3–15 мг), что позволило снизить частоту приступов примерно на 66% без рецидива гидроцефалии.

Прямого ответа, почему возникла гидроцефалия, в статье нет. Авторы разбирают возможные причины и заключают, что гидроцефалия — побочный эффект лечения, хотя точный механизм неясен. По-видимому, высокая доза ASO, введенного в спинномозговую жидкость, нарушила нормальную циркуляцию ликвора. Авторы подчеркивают: это осложнение связано с терапией, а не с прогрессированием болезни. Данный случай служит предупреждением: необходим тщательный мониторинг размера желудочков и давления ликвора.

https://www.nature.com/articles/s41591-026-04314-9

A severe neurodevelopmental syndrome linked to a South Asian founder variant in the UFMylation adaptor CDK5RAP3

Article in Acta Neuropathologica

Ещё одно заболевание — тяжёлый синдром нарушения нейропсихического развития — обрело свою молекулярную причину в гене CDK5RAP3. Особенность молекулярного патогенеза, описанного в этой работе, заключается в том, что заболевание возникает из-за нарушения посттрансляционной модификации белков, известной как UFMylation. UFMylation поддерживает порядок в эндоплазматическом ретикулуме, удаляя из него «застрявшие» рибосомы и дефектные белки. Тем самым UFMylation предотвращает развитие необратимого клеточного стресса, спасает клетки от гибели и обеспечивает нормальное функционирование тканей. По сути, UFMylation это аналог убиквитинилирования, только к белку присоединяется не убиквитин, а небольшой белок-модификатор UFM1 (Ubiquitin-Fold Modifier 1). В системе UFMylation белок CDK5RAP3 выполняет роль адаптера субстрата в составе E3-убиквитинлигазного комплекса, таргетируя фермент на правильный субстрат.

В работе команды австралийских учёных удалось найти и охарактеризовать фенотипы трёх больных детей из двух неродственных семей непальского происхождения. У всех пациентов наблюдались задержка внутриутробного развития, отсутствие движений плода (акинезия), гипоплазия мозжечка и моста, множественные контрактуры суставов (артрогрипоз) и патология печени. Все дети умерли вскоре после рождения. С помощью полногеномного секвенирования был обнаружен гомозиготный глубоко-интронный вариант c.334+243G>A в гене CDK5RAP3. РНК-анализ показал, что этот вариант приводит к включению псевдоэкзона, появлению стоп-кодона и деградации матричной РНК по механизму NMD.

Вообще Acta Neuropathologica неплохой журнал (IF 9.3), но картинки с форезами и блотами заставляют плакать. Тем не менее, одной из интересных особенностей работы является то, что у гена CDK5RAP3 существует множество различных транскриптов, потенциально кодирующих разные протеоформы. Следует отдать должное авторам: они потратили немало усилий, чтобы доказать, что повреждение основного транскрипта является патогенным событием, тогда как все остальные варианты укороченных белков (включая ре-инициацию трансляции после стоп-кодона в псевдоэкзоне) не полностью функциональны.

Кроме того, в работе провели количественный масс-спектрометрический анализ (TMT LC–MS/MS), чтобы сравнить полные протеомы амниоцитов пациента — носителя патогенного варианта — и здорового контроля. В результате выявлен значительный протеомный дисбаланс, который проявлялся в подавлении белков внеклеточного матрикса (ECM), а также в нарушениях регуляции клеточного цикла, митоза и организации цитоскелета.

Ну и под конец был разработан антисмысловой олигонуклеотид (ASO), который эффективно блокировал включение псевдоэкзона. Его введение в клетки пациента приводило к восстановлению нормального сплайсинга и уровня полноразмерного белка, что сопровождалось реверсией многих молекулярных нарушений.

https://doi.org/10.1007/s00401-026-03017-2

Expanding the human proteome with microproteins and peptideins

Article in Nature

Статья по любимой теме – аннотация генов человека, и один из главных вопросов – кодирует или не кодирует, а если кодирует то, что где и как. Тут много вопросов – и про то какая структура у белков, и что с длинными некодирующими РНК (они точно некодирующие?), и про малые пептиды, которые могут транслироваться отовсюду. И это всё не только интересно для фундаментального понимания, но и очень важно для медгенетики где необходимо правильно интерпретировать генетические варианты. Чтобы в этом хорошенько разобраться в 2022 году стартовал международный консорциум TransCODE - более 30 учреждений со всего мира.

В результате масштабного анализа было найдено 7’264 неканонических открытых рамок считывания (non-canonical open reading frames - ncORF). Что сюда входит:
• хорошо нам известные uORF (upstream ORF), которые находятся в 5'-нетранслируемой области (5'UTR);
• uoORF (upstream overlapping ORF) – также находятся в 5'UTR, но перекрывают начало основной кодирующей последовательности;
• dORF (downstream ORF) - находятся в 3'-нетранслируемой области (3'UTR);
• doORF (downstream overlapping ORF) - находятся в 3'UTR, но при этом перекрывают терминальный экзон основного гена;
• intORF (internal ORF) - расположены строго в пределах CDS гена, но в альтернативной рамке считывания (+1, +2 или -1);
• lncORF (lncRNA-ORF) – те, что в длинных некодирующих РНК;

Анализ масс-спектрометрических данных подтвердил трансляцию 1 785 ncORF (около 25%) в полипептиды. Поскольку статус этих молекул как классических белков остаётся неопределённым, авторы предлагают для них новую категорию — «пептидин» (peptidein). Термин образован от слов «пептид» и суффикса «-ин» (указывающего на белкоподобие). Пептидин — это ORF с экспериментально подтверждённой трансляцией РНК и синтезом белка, но для которого в настоящее время недостаточно данных, чтобы претендовать на статус обычного белок-кодирующего гена.

Чтобы оценить, насколько эти молекулы важны для клетки, авторы применили два подхода: эволюционный и экспериментальный. Авторы разработали новый алгоритм ORBL, оценивающий сохранение структуры ORF. Оказалось, что 30.4% ncORF (особенно uORF) эволюционно консервативны.

Для того чтобы экспериментально изучить функциональность пептидинов был проведён «loss-of-function CRISPR–Cas9 screening». Для этого в 8 различных линий клеток человека (A375, HeLa и др.), с помощью библиотеки sgRNA провели «нокаут» более 2 000 различных ncORFs и проанализировали жизнеспособность клеток без трансляции этих пептидинов. В результате было найдено 51 ncORF с «pan-essential» фенотипом, то есть необходимым для выживания и деления любых клеток.

Один из этих пептидинов, c10riboseqorf92, был изучен более подробно. Этот пептидин длиной 123 аминокислоты находится в длинной некодирующей РНК OLMALINC, которая по всем старым канонам считалась «некодирующей». Нокаут c10riboseqorf92 с помощью CRISPR приводил к потере жизнеспособности клеток.
Чтобы понять функцию c10riboseqorf92, авторы использовали транскриптомный анализ после нокаута и выяснили, что нарушаются процессы митоза и репарации ДНК. Также они провели scRNA-seq на 12 разных линиях клеток после нокаута и подтвердили активацию процессов, связанных с митозом и хромосомами, и подавление процессов, связанных с трансляцией и метаболизмом

Остаётся добавить, что список всех 7’264 ncORF доступен, и, если кто вдруг найдёт в них интересные варианты от пациентов с наследственными заболеваниями – пиши нам, сделаем классную статью! Особенный лайк intORF – посмотрите, как они прекрасны: один и тот же вариант будет иметь разный смысл в основной CDS и в intORF.

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10459-x

Expanding the phenotypic spectrum associated with ZIC1 variants: a neurodevelopmental disorder with and without craniosynostosis

Article in Genetics in Medicine

Как известно не только сам вариант имеет значение, но и его положение в гене. По этой теме вышла статья в Genetics in Medicine, посвящена расширению фенотипического спектра вариантов в гене ZIC1.

Не без помощи GeneMatcher авторам удалось собрать большую когорту пациентов (22 семьи, 30 человек) благодаря которой было показано, что варианты в ZIC1 вызывают не только ранее известный синдром краниосиностоза с умственной отсталостью, но и изолированное нарушение нейропсихического развития (NDD) без краниосиностоза.

Всего было выявлено 18 различных гетерозиготных вариантов в ZIC1: 8 нонсенс, 9 миссенс и 1 фреймшифт. Большинство вариантов, ассоциированных с краниосиностозом, находились в 3 экзоне. Это были преимущественно LoF варианты, которые, как предполагается, избегают нонсенс опосредовананной деградации мРНК (NMD), что приводит к синтезу укороченного белка и возможно к усилению функции (gain-of-function).

У 15 человек из 12 семей были найдены миссенс-варианты, из которых только два находились в экзоне 3. Оба они были найдены у пациентов с краниосиностозом. Остальные 7 миссенс-вариантов расположены в 1 и 2 экзонах (в цинк-пальцевых доменах ZF1–ZF5), у 5 из 7 пробандов с такими вариантами краниосиностоз отсутствовал.

Для доказательства патогенности миссенс вариантов были проведены функциональные исследования с помощью люциферазной системы. Было показано, что транскрипционная активность ZIC1 значительно снижается у вариантов, расположенных в 1–2 экзонах. При этом миссенс-варианты в 3 экзоне показали небольшое или статистически незначимое снижение.

Ключевой вывод по генотип-фенотипическая корреляциям следующий: варианты в последнем (третьем) экзоне, особенно Lof, связаны с краниосиностозом (по механизму усиления функции, gain-of-function), а варианты в 1 и 2 экзонах (миссенс-замены в цинк-пальцевых доменах) приводят к NDD без краниосиностоза (по механизму потери функции, loss-of-function).

DOI: 10.1016/j.gim.2026.102585

Exonic enhancers are a widespread class of dual-function regulatory elements

Article in Nature Communications

Какая прекрасная статья вышла, а? вы только посмотрите! Вот все знают про энхансеры, и все знают, что они могут быть везде где угодно. Ну и в целом не удивительно что они могут находиться и в экзонах простых белок-кодирующих генов, и в целом это даже тоже известный факт. Но вот решили французские ученые изучить – а много ли там этих энхансеров? Потому как это интересно, правильно? Ну и для нас в медицинской генетике это ещё и важно. Потому что допустим смотрим мы вот так на какой-нибудь миссенс вариант в экзоне, и думаем как он может влиять на структуру/функцию белка…. А он на самом деле на неё и не влияет, а влияет на уровень экспрессии всего гена. Во как.

Сказано, сделано. Взяли кучу данных, свидетельствующих о том, где и как могут находиться энхансеры (ChIP-seq, DNase I hypersensitive sites, ENCODE cCREs, ATAC-seq peaks, CAGE TSS, histone modifications like H3K27ac) и пересекли их к экзонами генов. В результате нашли, что небольшая доля всех транскрипционных факторов (4,2%) находится в кодирующих экзонах. При этом в геноме человека 74% экзонов связывают хотя бы один ТФ, а 8% (13 481 экзон) связывают ≥10 ТФ (их назвали как candidate Exonic Enhancers – cEEs). Аналогичные результаты получены для мыши, дрозофилы и арабидопсиса, что говорит об эволюционной распространённости явления.

Чтобы доказать, что эти cEEs реально являются энхансерами, было отобрано 20 штук для экспериментов. Анализ в люциферазной конструкциях показал, что 8 из них показали умеренную или сильную активацию транскрипции (в 1,6–11,5 раз выше контроля).

Сравнение данных об cEEs с результатами картирования конформации хроматина (Hi-C) и базой ENCODE-rE2G позволило установить с промоторами каких генов они физически взаимодействуют. Проведённые люциферазные тесты подтвердили, что cEEs способны активировать эти удалённые промоторы.

Ну и наше любимое, медгенетическое) В найденных cEEs обнаружили варианты из базы gnomAD, и с помощью люциферазного эссея было показано, что эти варианты могут полностью разрушать активность энхансера. А также возможна и обратная ситуация, когда вариант приводит к созданию нового сайта связывания ТФ и усилению работы энхансера.

Вообще в статье ещё много ещё чего интересного было сделано, но хочется рассказать о части работы по прямое экспериментальное подтверждение работы cEEs с помощью системы CRISPRi (dCas9-KRAB-MeCP2). Для нескольких отобранных cEEs было показано, что подавление cEE приводило к значимому снижению уровня мРНК как их генов-хозяев, так и предсказанных удалённых генов-мишеней. Это финальное и самое сильное доказательство того, что cEEs действительно функционируют как энхансеры в клетке.

Все данные доступны, можно брать и пользоваться в своё удовольствие)

https://www.nature.com/articles/s41467-026-71220-6

Exercise-induced lactic acidemia associated with a SLC16A13 biallelic variant

Article in npj Genomic Medicine

Ещё одним геном в базе OMIM стало больше. И интересно заметить, что только за счёт одного пациента, что, конечно, большая редкость сейчас в приличных журналах. Но тут кейс интересный. Описан гомозиготный вариант с потерей функции в гене SLC16A13, который приводит к высокому уровню молочной кислоты (лактата) после физической нагрузки и медленному её выведению.

Итак, в статье описана девочка, которая довольно долго наблюдалась у врачей, и ей был поставлен диагноз - идиопатический низкий рост и частичный дефицит гормона роста. Ей назначили рекомбинантный гормон роста, и это помогло ей подрасти к 15 годам. Чтобы разобраться с диагнозом девочке провели полногеномное секвенирование ДНК, которое выявило гомозиготный вариант со сдвигом рамки в экзоне 1 гена SLC16A13: c.24delC p.(Asp9Thrfs*50).

В то же время девочке провели тестирование метаболическое и физиологическое с нагрузкой на велоэргометре, которое показало, что во время нагрузки лактат вырос в 3.7 раза от исходного и оставался повышенным через 30 минут после восстановления.

Чтобы подтвердить, что найденный вариант в гене SLC16A13 является причиной наблюдаемых метаболических отклонений, создали мышей с полным нокаутом гена Slc16a13. Надо заметить, что мыши были без особых отклонений, с нормальным ростом. Тогда их заставили бегать на тредбане до истощения, измеряя лактат и глюкозу в крови до бега и через 0, 50, 90 минут после. И оказалось, что после бега у мышей с нокаутом лактат значительно выше и дольше держится, чем у мышей дикого типа - точно как у пациентки.

Вообщем история интересная, хотя у нас в медгенетике к такому относятся свысока так скажем) И кстати, в gnomAD v4.1.1. есть один индивидуум с гомозиготным LoF вариантом (p.Arg282Ter). Значит будут ещё.

https://doi.org/10.1038/s41525-026-00577-w

Biallelic pathogenic variants in FLNB are associated with paediatric steroid-resistant nephrotic syndrome via podocyte cytoskeletal dysfunction

Article in Journal of Medical Genetics

Ген FLNB состоит из 46 экзонов и кодирует крупный цитоскелетный белок филамин B, который состоит примерно из 2600 аминокислот. Филамин B функционирует в клетке в виде гомодимера, связывая филаменты F-актина в трёхмерную сеть, что необходимо для поддержания формы клетки, её подвижности и механической стабильности. Экспрессия FLNB наиболее высока в скелетных тканях, почках и клетках крови. И довольно давно известно, что патогенные варианты в этом гене вызывают аутосомно-доминантные скелетные дисплазии (например, синдром Ларсена, ателостеогенез). Чаще всего это происходит за счёт миссенс-вариантов, расположенных в критических доменах белка, которые действуют по доминант-негативному механизму, когда дефектный белок нарушает функцию нормальной копии.

Но вот вышла статья, в которой описаны биаллельные варианты в гене FLNB ассоциированные с тяжёлым заболеванием почек у детей - стероид-резистентным нефротическим синдромом. Что интересно, никаких скелетных нарушений у данных пациентов не наблюдалось. Самих пациентов было трое, все они имели типичный нефротический синдром (массивная протеинурия, гипоальбуминемия, отёки) и были резистентны к стероидам. У всех пробандов при секвенировании экзома были найдены различные редкие миссенс варианты в гене FLNB, хотя у третьего был только один миссенс, второй вариант был в 3'UTR (c.*489A>G). Ого! Круто, да? Но, однако забегая вперёд, к сожалению, исследование его осталось за бортом. Поэтому тут конечно вопросы…

Но для доказательства патогенности миссенс вариантов было сделано много всего. Так иммуногистохимия и иммунофлуоресценция на биоптатах почек пациентов показала, что филамин B значительно снижен или отсутствует в клубочках, а два ключевых белка, Nephrin и Synaptopodin, необходимых в работе почечного фильтра, имели сниженную экспрессию. Далее комплексным протеомным анализом исследовали как влияют миссенс-варианты на филамин B. В результате: p.M1803L значительно снижает экспрессию, p.L117P приводит к почти полной потери экспрессии, p.R470L и p.K2586R приводят к неправильной локализации белка (белок агрегирует вокруг ядра).

Ну и под конец модельные животные. С помощью морфолиновых антисмысловых олигонуклеотидов на рыбках (zebrafish) провели нокдаун гена flnb, кодирующего филамин B. Это привело к развитию перикардиального и системного отёка, изогнутого хвоста и гибели эмбрионов к 9-му дню развития. Кроме того, наблюдалось уменьшение размеров нефронов и слияние ножковых отростков подоцитов.

Вообщем статья не сказать, чтобы супер-супер, но кажется, что «все яйца складываются в одну корзину». Как всегда, для уверенных выводов нужны дополнительные пациенты, конечно. А пока можно в очередной раз подивиться тому, как разные варианты одного гена за счёт разных механизмов (данном случае, по-видимому, гипоморфных миссенс-вариантов) могут приводить к таким разным нозологиям.

DOI: 10.1016/j.gim.2026.102570

mRNA 3′UTRs chaperone intrinsically disordered regions to control protein activity

Article in Cell

Ну эта новость просто нет слов… Все мы знаем про то, как важны и нужны 3′UTR для экспрессии генов, в них заложены сигналы о регуляции экспрессии, о стабильности транскрипта, о локализации. Но тут просто фантастическое открытие, которое показывает, что 3′UTR последовательности важны для правильного фолдинга белка.

Пересказывать статью из Cell, конечно, я не буду. Как всегда, она огромная, и как всегда там очень много всего сделано (пятью!! людьми). Основные тезисы такие:
1. Понятно, что не все 3′UTR одинаковы, в этой работе анализировали около 2700 мРНК человека с высококонсервативными 3'UTR (длинной более 150 нуклеотидов и с множеством A/U-гомополимеров) которые оказались характерны для генов, белки которых содержат длинные неструктурированные регионы (IDR).

2. Такие белки - это в основном факторы транскрипции и хроматин-регуляторы (MYC, UTX, JMJD3).

3. Так вот, если экспрессировать такие белки с 3'UTR и без 3'UTR, то на трансляцию это не влияет, количества белка одинаково. Но оказалось, что влияет на его активность, которая с 3'UTR выше в разы (например MYC регулировал в 2 раза больше генов, JMJD3 снижал уровень H3K27me3 в 5 раз сильнее)!

4. Механизм очень интересный: мРНК с высококонсервативными 3'UTR, после транскрипции попадают в сетчатые цитоплазматические конденсаты «network-like cytoplasmic condensates», там она транслируется, и её 3′UTR выполняет шаперонную функцию для IDR-содержащего белка.

5. мРНК с такими 3'UTR называют мультивалентной, так как у таких мРНК много A/U-гомополимеров, и она может одновременно взаимодействовать со многими другими молекулами РНК (не обязательно идентичными), что приводит к образованию сетчатой (mesh-like) структуры. Длинная, гибкая, мультивалентная 3'UTR может «обнимать» длинный IDR растущего белка по множеству точек, действуя как настоящий шаперон.

6. И что ещё любопытно: мультивалентные 3′UTR от разных генов функционально взаимозаменяемы, если у них сходное количество A/U-гомополимеров.

Вообщем что их этого следует. Возможно, что многие прочитав эту статью, начнут переделывать свои экспрессионные конструкции, чтобы добавить туда этот самый важный 3′UTR. А для нас, в медицинской генетике теперь можно искать изменения в 3′UTR, чтобы открыть новый механизм возникновения заболеваний.

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.07.02.662873v1

Saturation Genome Editing reveals the functional impact of RAD51D and XRCC2 variants

Article in bioRxiv

Сегодня у нас любимая рубрика близкая русскому сердцу – как поменьше работать и побольше получать (результатов, конечно). Речь пойдёт об методе SGE (Saturation Genome Editing), который можно сказать является «next generation of MPRA». Метод основан на том, что в геном клеток HAP1 с помощью CRISPR/Cas9 вносят тысячи разных вариантов, а затем по изменению их частот судят о влиянии каждого варианта на выживание клетки (fitness score). Данную методику успешно применяли уже на многих известных генах, таких как BRCA1, BRCA2, BARD1, BAP1, PALB2, и RAD51С. Теперь очередь пришла за RAD51D и XRCC2, связанными с наследственным раком молочной железы и яичников.

Всего в работе удалось сделать анализ для 5’412 вариантов гена RAD51D и для 3’743 вариантов гена XRCC2, включая все возможные однонуклеотидные замены и 3х нуклеотидные делеции в кодирующих экзонах и прилегающих интронных областях. Анализ кодирующей части генов позволил составить детальные функциональные карты и выявить критические домены белков.

Одним из ключевых результатов стало открытие, что последний, 10-й экзон гена RAD51D, кодирующий C-концевой участок белка (аминокислоты 301–329), функционально диспенсируем (от англ. dispensable — «необязательный», «ненужный»): стоп-кодоны и варианты сплайсинга в этой области не приводили к потере функции. В XRCC2, напротив, все нонсенс-варианты по всей длине белка оказывались летальными.

Но забавная история оказалась со stop-loss вариантами: в гене XRCC2 все были функционально нормальны, тогда как в RAD51D 10 из 12 оказались патогенными или промежуточными - неожиданный результат, учитывая диспенсируемость C-конца белка. Авторы связывают это с тем, что удлиненный C-конец (56 аминокислот) становится сильно гидрофобным (56% гидрофобных остатков, 73% в последних 15 позициях), что может запускать деградацию белка.

Большинство же патогенных миссенс-вариантов были сконцентрированы в консервативных мотивах Walker A и B, участвующих в связывании АТФ. Картирование показало, что взаимодействие между RAD51D и XRCC2 в целом толерантно к аминокислотным заменам, а ключевой остаток RAD51D Lys297 важен не столько для димеризации, сколько для координации АТФ.

Сравнение с вычислительными предсказателями, такими как AlphaMissense и REVEL, выявило, что алгоритмы склонны переоценивать патогенность, особенно для миссенс-вариантов, которые по данным SGE оказывались нейтральными. Благодаря калибровке результатов методом ExCALIBR, авторы показали, что полученные функциональные данные позволяют переклассифицировать 87% VUS в гене RAD51D и 98% VUS в гене XRCC2, что очень важно для генетического консультирования и выбора терапии (например, чувствительности опухолей к PARP-ингибиторам). При этом fitness scores продемонстрировали почти идеальную способность различать патогенные и доброкачественные варианты из базы ClinVar (AUC = 0.994 для RAD51D и 1.000 для XRCC2).

https://doi.org/10.64898/2026.06.12.731983