KMT2D基因c.7168_c.7169 delCC雜合突變致歌舞伎綜合征1例報道*

郭謙楠，王紅丹，侯巧芳，廖世秀，劉紅彥，王 莉

(河南省人民醫(yī)院醫(yī)學遺傳研究所/河南省遺傳性疾病功能基因組重點實驗室/國家衛(wèi)生健康委出生缺陷預防重點實驗室/鄭州大學人民醫(yī)院/河南大學人民醫(yī)院，鄭州 450003)

賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶2D(lysine methyltransferase 2D，KMT2D)也稱為MLL2或MLL4，位于12q13.12 (NC_000012.12)，cDNA長約42 kb，有54個外顯子，編碼5 537個氨基酸，其編碼的蛋白質(zhì)是組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶，甲基化組蛋白H3的4號賴氨酸(H3K4)位置[1-3]。KMT2D在調(diào)節(jié)發(fā)育、分化、新陳代謝和抑制腫瘤方面發(fā)揮著重要作用，且該基因經(jīng)常在發(fā)育性疾病如歌舞伎綜合征(Kabuki syndrom，KS)和先天性心臟病(congenital heart defect，CHD)中發(fā)生突變[4]。

KS是一組具有特殊面部、骨骼發(fā)育異常、皮膚紋理異常、先天內(nèi)臟發(fā)育畸形、出生后生長受限和輕中度智力障礙等為主要特征的常染色體顯性遺傳性疾病[5]。約70%的患者由KMT2D或賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶6A(lysine demethylase 6A,KDM6A)基因突變引起[5]，這兩個基因的突變通過對組蛋白修飾的影響而改變?nèi)旧|(zhì)構(gòu)型，從而引起基因表達的改變[6]。其中，與KMT2D基因突變有關(guān)的KS稱為KSⅠ型，占44%～75%，為常染色體顯性遺傳[7-8]。與KDM6A相關(guān)的KS稱為KSⅡ型，占3%～5%，為X連鎖顯性遺傳[8-9]。該病最早報道于日本人群中，發(fā)病率約為1/32 000[10]，澳大利亞和新西蘭發(fā)病率約為1/86 000[11]。在我國，由于發(fā)病率低，還未有確切的統(tǒng)計。本研究分析1例由于KMT2D基因突變所導致KS的患兒臨床及遺傳學特點，現(xiàn)報道如下。

1 臨床資料

患兒，女，5歲，招風耳、大耳朵、眼距寬、塌鼻頭、眉毛淡、多動，2歲前反復肺炎，CHD(房間隔、室間隔缺損)、心臟修補手術(shù)1個月后癲癇發(fā)作，運動發(fā)育遲緩、智力低下、不會說話、4歲才會走路，于2019年11月就診于本院醫(yī)學遺傳研究所?；純合档?胎、第1產(chǎn)、足月順產(chǎn)，染色體核型正常。8個月時頭顱磁共振成像：胼胝體顯示較薄、雙側(cè)小腦半球異常信號，考慮為順磁性物質(zhì)沉積。患兒父母非近親結(jié)婚，且無家族遺傳病史。

體格檢查：聽力受損，特殊面容(招風耳、大耳朵、鼻根寬、拱形眉并伴外1/3稀疏、眼裂大并向外側(cè)延伸、下眼瞼外翻、鼻尖扁平、上唇薄翹、下唇豐滿厚、牙齒萌出和排列異常及牙裂大畸形)，雙手手指彎曲不能伸直伴持久的胎指墊，見圖1。

A:招風耳、大耳朵，上唇薄翹、下唇豐滿厚；B、C：雙手彎曲不能伸直；D、E：牙齒萌出和排列異常及大牙裂。

基因組DNA提?。翰扇』純杭捌涓改竿庵苎?～2 mL，乙二胺四乙酸抗凝，利用TIANamp Genomic DNA Kit試劑盒提取DNA。采用NanoDrop 2000分光光度計進行DNA定量檢測。

基因檢測方法：(1)外顯子測序，采用Nimblegen全外顯子捕獲芯片經(jīng)Illmina Hiseq系列測序儀對外周血全基因組DNA進行外顯子測序。(2)拷貝數(shù)變異(CNV)檢測，采用Human genome CGH Microarray 8X60K芯片經(jīng)Affymerix Gene Chip掃描系統(tǒng)檢測和分析。檢測結(jié)果分析：參考基因組序列采用GRCH/Hg19與患者基因檢測結(jié)果進行比較分析并參考眾多圈內(nèi)數(shù)據(jù)庫(DGV、Decipher、ISCA、ECARUCA、dbVar、OMIM、ClinGen、ClinVar和HGMD等數(shù)據(jù)庫)，對測得的患者基因序列進行突變分析；對分析得出的高度致病或疑似致病突變的目標序列進行PCR后，經(jīng)ABI 3730測序儀進行Sanger測序驗證。

CNV檢測未發(fā)現(xiàn)臨床明確治病的CNV變異；全外顯子測序發(fā)現(xiàn)患兒存在KMT2D基因的cDNA序列的7 168～7 169處(均為外顯子區(qū))2個CC堿基的雜合缺失突變(即：c.7168_c.7169 delCC)。該缺失突變導致其氨基酸編碼框在第2 390 位的脯氨酸突變?yōu)楸彼岵l(fā)生位移，使位移后的第3個氨基酸發(fā)生無義突變使終止密碼子提前出現(xiàn)，從而造成肽鏈截斷[p.P2390Afs*3(NM_003482)]，此突變歸類為功能喪失突變(即Loss-of-function突變，簡稱LOF突變)。根據(jù)美國遺傳學和基因組學學會指南中的遺傳變異分類標準與指南綜合分析該變異符合“PVS1型強致病突變”，該突變可導致常染色體顯性遺傳的KSⅠ型(OMIM:147920)。此外，患兒的特殊面容(大而發(fā)育不良的耳朵，鼻根寬，鼻尖扁平，拱形眉并伴外1/3稀疏，長眼裂，下眼瞼外翻，少牙畸形和牙裂異常)、異常的手指結(jié)構(gòu)(雙手手指彎曲不能伸直、指尖墊突顯)、智力障礙、聽力受損、發(fā)育遲緩、室間隔缺損、房間隔缺損及癲癇發(fā)作這些表征均符合與KMT2D基因突變有關(guān)的KSⅠ型的臨床指征。因此，此患兒的KMT2D基因c.7168_c.7169 delCC雜合突變被認為是KSⅠ型的致病突變。另外，對此突變進行Sanger測序驗證后發(fā)現(xiàn)此突變僅存在于患兒中，患兒父母均無此突變(圖2)，所以，此突變?yōu)榛純盒掳l(fā)突變。經(jīng)ClinVar和HGMD等數(shù)據(jù)庫檢索分析，未見此突變的報道，此突變?yōu)槭状螆蟮馈?/p>

圖2 患兒及其父母的KMT2D基因c.7168_c.7169 delCC缺失突變的Sanger測序驗證結(jié)果

診斷：該患兒被診斷為KSⅠ型，且KMT2D基因c.7168_c.7169 delCC雜合突變?yōu)樵摶純旱闹虏⊥蛔兦覟樾掳l(fā)突變。

治療：目前無臨床有效的治愈方法，建議對癥支持治療。再次妊娠建議進行產(chǎn)前診斷。

2 討 論

KS是一種罕見的出生缺陷遺傳性疾病，已知約70%的KS主要是由于KMT2D基因突變引起的[12-13]。因為很多KS的典型特征是隨著患者年齡的增長才慢慢變得明顯，這就造成了KS的早期臨床診斷比較困難。鑒于KMT2D基因突變不僅與KS有關(guān)還與CHD有關(guān)，這就造成了KMT2D基因突變導致的KS患者絕大多數(shù)都伴隨有CHD。

KMT2D蛋白是一種被稱為抗壞血酸的大蛋白復合物的一部分，它被證明是β-珠蛋白和雌激素受體基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)器。最新的研究報道發(fā)現(xiàn)，KMT2D基因可通過影響染色質(zhì)的功能分區(qū)從而影響基因的表達和細胞核功能[14]。因此，KMT2D基因功能缺陷所導致的KSⅠ型可被認為是一種染色質(zhì)調(diào)節(jié)障礙性疾病[15]。在KMT2D基因敲除小鼠中，KMT2D基因被發(fā)現(xiàn)與小鼠胚胎的肌肉和棕色脂肪前體細胞分化成肌肉和棕色脂肪細胞有關(guān)[16]，而心臟前體細胞和心肌組織中 KMT2D基因的靶向缺失會導致嚴重的心臟缺損和胚胎死亡[16-17]，且神經(jīng)胚細胞的KMT2D基因敲除可直接影響骨軟骨祖細胞和神經(jīng)胚細胞的分化并導致腭裂、下頜骨發(fā)育不良和顱底骨化缺陷及額鼻骨長度減少的面部發(fā)育不全[4,18]。因此，KMT2D基因不僅與胚胎致死性相關(guān)還與心臟發(fā)育及面部骨骼和神經(jīng)細胞發(fā)育有關(guān)。

KMT2D的功能主要由C-端肽鏈區(qū)域(從約第5 000個氨基酸處開始至C-端肽鏈結(jié)束)決定[4]。這個區(qū)域主要包括1個植物同源結(jié)構(gòu)域(plant homeodomains，PHD),2個富含苯丙氨酸和酪氨酸(FY)的序列和1個SET結(jié)構(gòu)域[4]。其中，SET 結(jié)構(gòu)域負責組蛋白H3的4號賴氨酸位置的甲基化及維持KMT2D蛋白在細胞中的穩(wěn)定性。其中，位于SET區(qū)域中的Y5426和 Y5512兩種氨基酸是人體內(nèi)KMT2D活性的關(guān)鍵[4]。在體外研究中發(fā)現(xiàn)，KMT2D基因與轉(zhuǎn)錄增強子和轉(zhuǎn)錄因子共定位促進基因表達。在早期胚胎分化過程中[4]，KMT2D基因被發(fā)現(xiàn)是組蛋白H3K27乙酰轉(zhuǎn)移酶CBP和p300在基因增強子區(qū)結(jié)合、增強子活化及細胞特異性基因表達所必需的。KMT2D基因在調(diào)節(jié)發(fā)育、分化、新陳代謝和抑制腫瘤方面均發(fā)揮著重要作用。

目前，已有超過600個KMT2D基因突變在KS患者中被報道過，其中約84%的突變會造成KMT2D蛋白截斷突變從而導致蛋白功能喪失(即LOF突變)[19-20]，包括無義突變、小片段的插入和缺失及重復、剪切位點突變、移碼突變。然而，多數(shù)KMT2D基因突變不僅導致KS還導致KS患者中同時出現(xiàn)CHD癥狀，這與臨床中發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)KS患者同時患有CHD的現(xiàn)象一致[21]。這些與KS患者中發(fā)生CHD相關(guān)的KMT2D基因突變中，多數(shù)為LOF突變和一些影響KMT2D甲基化功能的突變。

本研究中，該患兒的KMT2D基因中檢測到c.7168_c.7169 delCC(p.P2390Afs*3)雜合缺失突變。此突變導致位于KMT2D蛋白的第2 390個氨基酸的脯氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸彼岵⑹拱被峋幋a框發(fā)生位移使位移后的第3個氨基酸發(fā)生無義突變使終止密碼子提前出現(xiàn)，從而造成后面包括整個KMT2D蛋白關(guān)鍵功能區(qū)域C-端肽鏈的喪失，使KMT2D蛋白喪失其功能。因此，此突變可歸類為LOF致病突變[22]。ClinVar和HGMD等數(shù)據(jù)庫均未見此突變位點的報道和收錄。

綜上所述，KS為常染色體顯性遺傳病，而由KMT2D基因突變導致的KS則歸為KSⅠ型。這類疾病被認為是由于單拷貝的有效基因不足以產(chǎn)生足夠的基因產(chǎn)物維持生物個體的性狀，從而導致疾病的發(fā)生。此研究中，患兒為KMT2D基因致病突變的攜帶者，符合KSⅠ型的常染色體顯性遺傳方式。且該患兒的特殊面容、CHD、異常的手指結(jié)構(gòu)、智力障礙、聽力受損、發(fā)育遲緩及癲癇發(fā)作這些癥狀均符合KSⅠ型的臨床診斷指標(OMIM：147920)。因此，該名患兒被確診為KSⅠ型。鑒于該突變未在患兒父母中檢測到，此突變可歸類為新發(fā)突變。