RRP12变异与常染色体隐性遗传性脑钙化相关

RRP12 Variants Are Associated With Autosomal Recessive Brain Calcifications

作者信息Edoardo Monfrini, Paola Rinchetti, Mathieu Anheim, Anna Klingseisen, Ouhaid Lagha-Boukbiza, Zhidong Cen, Dehao Yang, Xinhui Chen, Reza Maroofian, Henry Houlden, Gioia Cappelletti, Anne-Claire Richard, Olivier Quenez, Camilo Toro, Steven J Frucht, Francesco Lotti, Wei Luo, David Hunt, Gael Nicolas, Giulietta M Riboldi
PMID41059649
发布时间2025-12
DOI10.1002/mds.70058

实验完整度

高

含外显子/基因组测序与纯合性定位、两大队列筛查、患者成纤维细胞Western blot和免疫荧光功能验证、斑马鱼敲低模型

主要模型

患者来源皮肤成纤维细胞 斑马鱼rrp12敲低模型 法国脑钙化患者队列(n=111) 中国脑钙化患者队列(n=543)

重点核对

患者成纤维细胞RRP12蛋白水平较对照显著降低(one-way ANOVA,WT vs A.II.2 P=0.0067,WT vs C.II.1 P=0.0026,WT vs C.II.2 P=0.0032) 患者成纤维细胞每个细胞的核仁数量较对照显著减少(Welch's t test,P<0.0001) rrp12 MO注射斑马鱼胚胎第2天存活约50%,最长存活6天;对照MO和未注射组6天存活100% rrp12 MO注射斑马鱼第6天出现发育迟缓和弯曲表型(严重77%,非常严重13%) RRP12变异经Sanger测序验证并在可得家系成员中检测

摘要

背景:原发性脑钙化见于多种遗传性疾病,其致病机制不同,包括神经血管单元破坏、线粒体功能障碍和核酸代谢受损。目的:本研究旨在为遗传学上尚未明确的脑钙化病例鉴定新的遗传病因。方法:分析了两例无亲缘关系、表现为全身性肌张力障碍和原发性脑钙化的巴基斯坦患者的全外显子测序数据。随后在两个大型脑钙化患者队列(法国 n=111,中国 n=543)中研究最佳候选基因(即 RRP12)。通过 Western blot 和免疫细胞荧光研究,在患者来源的成纤维细胞和敲低斑马鱼模型中探索 RRP12 功能缺失表型。结果:外显子测序与纯合性定位相结合,使来自近亲家庭的两位看似无亲缘关系的巴基斯坦患者中的 RRP12 罕见纯合变异(c.1558C>T,p.R520C)被优先考虑,这两名患者表现为婴儿期起病的全身性肌张力障碍、痉挛和广泛的脑钙化。对两个未明确脑钙化患者队列的筛查发现,两名受累的法国兄弟姐妹和一名无亲缘关系的中国个体分别携带 RRP12 基因的罕见双等位基因错义变异(分别为 c.1429G>A,p.E477K 和 c.2634T>G,p.F878L)。分子研究显示,患者来源的成纤维细胞中 RRP12 蛋白显著减少,核仁形态异常。与 RRP12 在 RNA 代谢中的重要作用一致,斑马鱼中 rrp12 敲低导致严重的发育迟缓、弯曲和早期致死。结论:RRP12 是常染色体隐性遗传性脑钙化的新候选基因,可能与从早发型严重型到成人型少症状表现的广泛临床谱相关。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
在遗传学上尚未明确的脑钙化病例中,是否存在新的遗传病因?
核心机制
RRP12双等位基因变异可能通过功能缺失机制降低RRP12蛋白水平并损害核仁结构与RNA代谢,从而与常染色体隐性遗传性脑钙化相关。
主要证据
两例无亲缘关系巴基斯坦患者中的纯合RRP12 c.1558C>T p.R520C变异经外显子测序和纯合性定位优先;法国队列111例和中国队列543例筛查发现p.E477K和p.F878L双等位基因变异;患者成纤维细胞中RRP12蛋白显著降低、核仁形态异常且核仁数量减少;斑马鱼rrp12敲低导致严重发育迟缓、弯曲和早期致死。
研究意义
作者提出RRP12是常染色体隐性遗传性脑钙化的新候选基因,可能对应从早发型严重型到成人型少症状表现的广泛临床谱,并可能桥接AGS、LCC和PFBC的临床与影像特征。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

家系临床与影像表型采集

明确脑钙化患者的临床、影像和家族史特征

由运动障碍或儿童神经科专家采集临床病史、检查、脑影像和家族史;进行脑MRI和CT并计算总钙化评分

2

外显子/基因组测序与变异优先

鉴定脑钙化病例的候选遗传变异

外周血提取基因组DNA,使用商业化试剂盒在Illumina平台进行外显子/基因组测序,BWA比对hg19,GATK4进行变异调用,Sanger测序验证,vcftools-relatedness2进行亲缘分析,AutoMap进行纯合性定位,Control-FREEC进行CNV分析,DynaMut进行变异影响预测

3

脑钙化患者队列筛查

在更大未明确脑钙化队列中验证RRP12变异

对法国Rouen队列111例和中国Zhejiang队列543例未明确脑钙化患者的外显子数据进行筛查,并在两个中国人群数据集中查询F878L变异

4

患者成纤维细胞蛋白与核仁功能验证

验证RRP12变异对蛋白水平和核仁结构的影响

从患者A.II.2、C.II.1、C.II.2、健康母亲A.I.2及无关健康男性对照获取皮肤成纤维细胞,进行Western blot检测RRP12蛋白并进行免疫荧光共定位RRP12与nucleolin,量化每个细胞的核仁数,同时检测增殖曲线

5

斑马鱼rrp12敲低体内验证

在体内验证rrp12功能缺失对发育和生存的影响

将靶向rrp12和noc3l的吗啉代注射到单细胞期斑马鱼胚胎,每天记录生存和形态,并与未注射、对照MO和noc3l MO组比较

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
明胶Sigma--
Dulbecco改良Eagle培养基(DMEM 1X)Corning--
胎牛血清(FBS)Hyclone--
青霉素/链霉素Gibco, Thermo Fisher Scientific15070063
MycoStrip支原体检测试剂盒Invivogen--
RNEasy试剂盒Qiagen74106
NanoDrop Eight分光光度计ThermoFisher Scientific--
SuperScript III逆转录酶Thermo Fisher Scientific18080044
QuantStudio3仪器Applied Biosystems--
RIPA裂解液G-Biosciences786-489
蛋白酶和磷酸酶抑制剂Pierce Rockford, IL, USA--
RC DC蛋白定量试剂盒Bio-Rad--
NuPAGE Tris-Acetate凝胶Thermo Fisher Scientific--
iBlot 2转印系统Thermo Fisher--
RRP12抗体Santa Cruzsc-398593
HRP标记二抗Jackson ImmunoResearch--
SuperSignal化学发光底物Thermo Scientific--
iBright成像系统Invitrogen--
Full Speed Blue感光X射线胶片Ewen Parker X-Ray Corporation--
正常山羊血清Jackson ImmunoResearchAB_2336990
AlexaFluor 488标记二抗Invitrogen--
DAPISigma-AldrichD9542
DAKO封片剂AgilentS3023
Leica SP8共聚焦系统Leica--
DMEM 1×Corning10-014-CV
胎牛血清Gibco26140079
青霉素/链霉素Gibco15140122
胰蛋白酶/EDTA(0.25%)Gibco25200056
ADAM-MC自动细胞计数仪----
吗啉代寡核苷酸Gene Tools--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
患者成纤维细胞蛋白与核仁检测
成纤维细胞来源(A.II.2、C.II.1、C.II.2、健康母亲A.I.2及无关健康男性对照)、早期传代、Western blot上样30 μg蛋白、免疫荧光每样本10个不重叠视野、核仁以nucleolin标记计数
阅读提示:Methods的In Vitro Studies中Fibroblast Culture、Western Blot Analysis和Immunofluorescence小节,以及Fig. 2D和Fig. 3图注
斑马鱼rrp12敲低
单细胞期胚胎注射2 ng/pl吗啉代溶液(最终注射体积3 ng)、各组胚胎数量(未注射n=203、对照MO n=163、noc3L MO n=176、rrp12 MO n=249)、前6天每天记录生存和形态
阅读提示:Methods的Zebrafish Model小节及Fig. 4图注
患者队列RRP12筛查
法国队列n=111、中国队列n=543、筛查变异c.1429G>A p.E477K和c.2634T>G p.F878L、中国人群数据库NyuWa n=2999与Westlake BioBank for Chinese n=10376
阅读提示:Methods的Clinical and Genetic Studies小节及Results的RRP12 Screening in Cohorts of Patients with Brain Calcifications小节
外显子测序与变异优先
参考基因组hg19、BWA比对、GATK4变异调用、Sanger测序验证、AutoMap纯合性定位、DynaMut预测
阅读提示:Methods的Clinical and Genetic Studies小节及Fig. 2C图注