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Die kongenitale generalisierte Hypertrichose (CGH) ist eine genetisch und phänotypisch heterogene Gruppe seltener Zustände, die durch universelles Haarwachstum gekennzeichnet sind. Es ist das hauptphänotypische Merkmal vieler verschiedener genetischer Syndrome und kann autosomal oder X-chromosomal dominant vererbt werden.,1-5 Der CGH-Phänotyp hat viel wissenschaftliches Interesse und mediale Aufmerksamkeit erregt, vor allem wegen des auffälligen haarigen Phänotyps und seiner anscheinend atavistischen Natur.6,7 Bis heute wurden genetische Defekte in zwei Formen autosomal-dominanter CGH gefunden. Autosomal-dominante kongenitale generalisierte Hypertrichose terminalis mit oder ohne Gingivahyperplasie (MIM 135400) ist mit Copy-Number-Variationen (CNVs), entweder Mikrodeletionen oder Mikroduplikation, auf Chromosom 17q24 sowohl in familiären als auch sporadischen Fällen verbunden.,5 Umlagerungen von Chromosom 8 und ein möglicher Positionseffekt wurden bei Hypertrichose universalis congenita, Ambras-Typ (MIM 145701) nachgewiesen.8 Figuera et al. abgebildet den ersten CGH-Locus auf Chromosom Xq24-q27.1 im Jahr 1995 in einer großen mexikanischen Familie, die X-verknüpfte Hypertrichose segregiert (MIM 307150).3 Anschließend wurde die genetische Kartierung bei einer mexikanischen Verwandten mit einem X-verknüpften kongenitalen Hypertrichosesyndrom bestätigt, das aus CGH, Taubheit und Zahnanomalien bestand.4 Die zugrunde liegende Mutation bleibt jedoch nicht identifiziert.,

Genomische Störungen sind eine wachsende Klasse menschlicher Störungen, die durch eine genomische Umlagerung verursacht werden, die zum vollständigen Verlust oder Gewinn eines Gens(en) führen kann, das für eine Dosierungswirkung empfindlich ist, oder alternativ die strukturelle Integrität eines Gens stören kann.9 Mikrodeletionen und Mikroduplikationen sind am häufigsten mit humangenomischen Störungen verbunden.,9-11 Eine andere Art der genomischen Umlagerung, die seltener beobachtet wird, ist eine interchromosomale Insertion, bei der ein Teil eines Chromosoms in ein anderes, nichthomologes Chromosom interkaliert und auch als interchromosomale insertionale Translokation bezeichnet wird.12

Die jüngste Anwendung von massiv paralleler Sequenzierung (MPS) und hochauflösender genomweiter CNV-Analyse hat die genetische Grundlage vieler seltener mendelscher und genomischer Störungen schnell entschlüsselt.,10-14 Hier fügen wir das X-verknüpfte kongenitale Hypertrichosesyndrom, das zu den seltensten seltenen Erkrankungen gehört, der Liste dieser Störungen hinzu, indem wir über die Identifizierung unabhängiger interchromosomaler Insertionen berichten, an denen verschiedene autosomale Segmente beteiligt sind, die durch dasselbe kleine Palindrom bei Xq27.1 in jeder von zwei X-verknüpften CGH-Familien unterschiedlicher ethnischer Herkunft vermittelt werden.

Wir haben zuerst eine chinesische Familie in fünf Generationen mit einem ausgeprägten Syndrom von CGH, Skoliose und Spina bifida festgestellt (Abbildungen 1A und 1B). Die Familie hatte 11 betroffene Personen (Abbildung 1A)., Alle vier für die phänotypische Bewertung verfügbaren betroffenen Männer hatten eine schwere Hypertrichose im Zusammenhang mit Skoliose, während alle betroffenen Frauen nur eine leichte Hypertrichose aufwiesen, die mit der X-verknüpften Vererbung übereinstimmte (Abbildungen 1B–1D). Der Proband, ein 41-jähriger Mann, hatte auch Spina bifida als zervikale und sakrale Meningozelen (Abbildung 1C). Die anderen zehn betroffenen Personen zeigten keine Spina bifida., Wir sammelten Blutproben von 19 teilnehmenden Familienmitgliedern (acht betroffene, sieben Nicht Betroffene und vier Ehegatten), nachdem wir die Einwilligung der Teilnehmer und die Zustimmung des Pekinger Union Medical College Institutional Review Board eingeholt hatten. Für Teilnehmer V1 wurde eine Chorionzottenentnahme durchgeführt (Abbildung 1A). Genomische DNA wurde über Standardmethoden extrahiert., Um festzustellen,ob das X-verknüpfte kongenitale Hypertrichosesyndrom auf denselben Ort abgebildet ist, wie zuvor in der mexikanischen CGH-Familie berichtet, 3 Wir haben Genotypen in 17 Familienmitgliedern an 14 polymorphen Mikrosatellitenmarkerloci aus der Xq26.3-q27.2-Region bestimmt (Tabelle S1 online verfügbar), von denen 11 mit dem UCSC Human Genome Browser entwickelt wurden. Mit dem MLINK-Programm der LINKAGE Package Software (Version 5.2) wurden Zweipunkt-Verknüpfungsanalyse und LOD-Score-Berechnung durchgeführt., Die Parameter, die in linkage-Analyse wurden die X-chromosomal dominante Vererbung, vollständige Penetranz, eine mutation rate von null, gleich Mikrosatelliten-Allel-Frequenz, und eine Krankheit-Allel-Häufigkeit von 1 in 10.000. Unsere Zwei-Punkte-Verknüpfungsanalyse ergab einen maximalen LOD-Score von 3,91 bei θ = 0 für fünf Marker (Tabelle S2), was die genetische Verknüpfung mit demselben Ort in der chinesischen Familie bestätigt. Auf der Grundlage der Haplotypen beobachteten wir zwei Rekombinationsereignisse, eines in III5 und das andere in IV2 (Abbildung S1)., Eine weitere Haplotypanalyse in diesen beiden Rekombinanten definierte den kritischen Bereich zu einem Intervall zwischen ZLS3 und ZLS10, das ein genomisches Intervall von 5,6 Mb mit 40 RefSeq-Genen darstellt (Abbildung 1E und Abbildung S1). Wir führten PCR-Amplifikation und Sequenzierung aller Exons und ihrer flankierenden intronischen Sequenzen für diese Gene im Proband durch (Abbildung 1E; Primerinformationen sind auf Anfrage verfügbar), identifizierten jedoch keine pathogene Mutation.,

Phänotypen und genetischer Ort eines ausgeprägten X-verknüpften kongenitalen Hypertrichosesyndroms

(A) Stammbaum der chinesischen Familie der fünf Generationen mit elf betroffenen Personen. Zum Beispiel wurde die Diagnose aus einer Chorionzottenprobe gestellt. Personen, deren DNA verfügbar war, werden durch „+.“

(B)Foto des Probanden mit schwerem CGH.

(C) Foto und MRT-Bild, das eine zervikale Meningozele im Proband zeigt.

(D) Röntgenbild des Probanden mit Skoliose.

(E) Schematische Darstellung von Xq26.,3-q27. 2 zeigt die RefSeq-Gene in der kritischen Region für das X-verknüpfte kongenitale Hypertrichosesyndrom. Ein durchgehender blauer Balken repräsentiert den kritischen Bereich. Die Positionen aller genetischen Markern, die in linkage-Analyse gezeigt werden.

Um festzustellen, ob das X-verknüpfte kongenitale Hypertrichosesyndrom durch eine unbekannte Mikrodeletion oder Mikroduplikation verursacht wurde, führten wir einen genomweiten hochauflösenden CNV-Scan bei vier betroffenen Personen durch (zwei Männer und zwei Frauen) unter Verwendung des Affymetrix genomweiten menschlichen SNP-Arrays 6.,0 mit über 906.600 SNPs und über 946.000 Kopiennummer Sonden. Genomische DNA-Proben von vier betroffenen Personen (zwei Männer, II9 und III5; und zwei Frauen, III3 und IV2) wurden bei der CapitalBio Corporation (Peking, China) mit dem SNP-Array 6.0 gemäß den Protokollen des Herstellers genotypisiert. Genotypisierung, Genotypisierung Qualitätskontrolle und CNV-Identifizierung wurden mit der Affymetrix Genotypisierung Console 3.0 Software durchgeführt. Copy-Number-State-Aufrufe wurden mit dem Canary-Algorithmus bestimmt, der in das Paket Affymetrix Genotyping Console 3.0 eingebettet ist., Wir haben keine potenziellen pathogenen CNVs im kritischen Bereich entdeckt, aber eine >121 kb Mikroduplikation des COL23A1 Locus auf 5q35.3 (CN_143030 bis CN_1143071) bei allen vier Individuen gefunden (Abbildung 2A).

Identifizierung einer vererbten interchromosomalen Insertion bei Xq27.1 in der chinesischen Familie mit einem ausgeprägten X-verknüpften kongenitalen Hypertrichosesyndrom

(A) Kopiernummernzustand einer 600 kb Genomregion auf Chromosom 5q35.3, die das Vorhandensein einer Mikroduplikation im Proband zeigt. CN, Nummer kopieren.,

(B) Validierung der Mikroduplikation und ihrer Segregation mit dem Krankheitsphänotyp durch qPCR. RCN, relative Kopiernummer. Fehlerbalken repräsentieren SD.

(C und D) Zweifarbige Fischsignale auf einem repräsentativen Interphasenkern (C) und typischen Metaphasenchromosomen (D), die das Insertionsereignis demonstrieren. BAC-Sonden sind CTD-2507I18 (rot), RP11-55E17 (grün) und RP11-671F22 (grün). Siehe Abbildung 4A für die Positionen von BAC-Klonen.

(E und F) Sequenzanalyse der proximalen (E) und distalen (F) Insertionsknoten. Referenzsequenzen auf Xq27. 1 und 5q35.,3 sind in rot bzw. blau angegeben. Der proximale Übergang enthält eine Mikroinsertion vom X-Chromosom (schwarz) und eine 2 bp-Mikroinsertion (grün) unbekannter Herkunft.

(G) PCR-Amplifikation des distalen Insertionsübergangs, die eine Segregation der Insertion mit dem Phänotyp zeigt.

Alle genomischen Positionen entsprechen der menschlichen Referenzsequenz vom Februar 2009 (GRCh37).

Um die genomische Duplikation der 5q35.3-Region zu bestätigen, haben wir Primer für einen quantitativen Echtzeit-PCR-Assay (qPCR) mit dem Primer Express v2 entwickelt.,0-software (Applied Biosystems). Wir haben qPCR wie zuvor beschrieben durchgeführt.15 Die relative Kopierzahl (RCN) der Zielsequenzen wurde mit dem vergleichenden ΔΔCT-Verfahren bestimmt. Für die Vervielfältigung wurde ein ∼1,5-facher RCN verwendet. Die qPCR-Experimente wurden dreimal wiederholt. Primer, die für die qPCR-Assays verwendet werden, sind in Tabelle S1 angegeben. Unser qPCR-Assay bestätigte die Mikroduplikation und zeigte auch eine vollständige Segregation der Mikroduplikation mit dem Krankheitsphänotyp in der Familie (Abbildung 2B), was auf ein mögliches interchromosomales Insertionsereignis innerhalb der kritischen Region hindeutet.,

Wir führten eine zweifarbige Interphase und Metaphasenfluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) durch, um die Insertion in die chinesische Familie zu bestätigen. Die bakteriellen künstlichen Chromosomenklone CTD-2507I18, RP11-55E17 und RP11-671F22 wurden ausgewählt, um die duplizierte Region von COL23A1 (MIM 610043) auf 5q35.3, FHL1 (MIM 300163) auf Xq26.3 und F8 (MIM 300841) auf Xq28 abzudecken (Abbildung 4A). Die BAC-DNA-Proben RP11-55E17 und RP11-671F22 wurden einzeln mit SpectrumGreen-dUTP (Abbott Molecular) und die CTD-2507I18-DNA mit Cy3-dUTP (GE Healthcare Life Sciences) markiert., Die Interphasenkerne und Metaphasenchromosomen wurden mit einem Paar von SpectrumGreen-dUTP-markierten Referenzsonden (grünes Signal) und Cy3-dUTP-markierten Testsonden (rotes Signal) cohybridisiert, mit DAPI konterkariert und durch Fluoreszenzmikroskopie visualisiert., Die zweifarbigen Fischsignalmuster, die sowohl an Interphasenkernen (Abbildung 2C) als auch an Metaphasenchromosomen (Abbildung 2D und Abbildung S2) beobachtet wurden, stimmten mit einem interchromosomalen Insertionsereignis überein, wie durch das Vorhandensein roter Signale für COL23A1 auf Chromosom 5-Homologen und auf dem X-Chromosom zwischen den grünen Signalen entsprechend FHL1 auf X26.3 und F8 auf Xq28 (Abbildung 2D und Abbildung S2).,

Interchromosomale Einfügungen, die durch dasselbe humanspezifische Palindrom vermittelt werden

(A) Schematische Darstellung der beiden unabhängigen Einfügungen, die in der vorliegenden Studie gefunden wurden. Rote durchgezogene Balken stellen die eingefügten Fragmente dar, und die angegebenen Größen entsprechen Basispaaren (bp). Rote Linien zeigen die Ausrichtung der Einfügungen an. Positionen der in zweifarbigen FISCHEN verwendeten BAC-Sonden und der RefSeq-Gene auf den entsprechenden Chromosomenregionen sind dargestellt.,

(B) Schematische Darstellung des 180 bp humanspezifischen Palindroms mit einer Zusammenfassung der in der vorliegenden Studie identifizierten Haltepunkte. Durchgezogene Dreiecke zeigen Einfügebruchspunkte in den beiden Studienfamilien an (Chinesisch in Rot und mexikanisch in Grün). JBPcn, Junction Breakpoint in der chinesischen Familie; JBPmx, Junction Breakpoint in der mexikanischen Familie. Offene Dreiecke stellen die Lösch-Haltepunkte bei normalen Individuen dar (Chinesisch in Rot, mexikanisch in Grün und Yoruban in Schwarz). Ein schwarzer durchgezogener Balken repräsentiert das LINE-1-Element, das den proximalen JBPcn enthält., Die genaue Position des JBPcn ist angegeben.

(C) Schematische Darstellung des kleinen menschlichen spezifischen Palindroms bei Xq27.1 und seiner flankierenden Sequenzen. Die 180 bp palindrome Sequenz ist boxed. Ein Schimpanse hat zwei Hälften des Palindroms, aber in direkter Orientierung. Alle anderen drei nichtmenschlichen Primaten haben nur die Hälfte des Palindroms.

Alle genomischen Positionen entsprechen der menschlichen Referenzsequenz vom Februar 2009 (GRCh37).,

Parallel zu den oben beschriebenen CNV-und Fischanalysen führten wir mit den Sequenzierungstechnologien Roche NimbleGen SeqCap und 454 gezielte Fänge und MPS im Probanden durch. Zwei benutzerdefinierte Sequence Capture 385K Human Arrays wurden zuerst bei Roche NimbleGen entwickelt und hergestellt, die jeweils 385.000 eindeutige SeqCap–Sonden aufweisen, wie sie durch den SSAHA-Algorithmus bestimmt werden und 88,1% des angestrebten kritischen Bereichs zwischen ZLS3 und ZLS10 abdecken (chrX: 135.204.482-140,853,096; GRCh37, hg19) (Abbildung 1E)., Die erbeutete DNA wurde auf einem Genomsequenzer FLX-System mit langgelesener GS FLX Titanium Series Chemistry bei Roche 454 Life Sciences sequenziert. Die resultierenden Sequenzlesevorgänge wurden mit der GS Reference Mapper-Software der menschlichen Referenz hg18 zugeordnet und beliefen sich auf 555 Mb Sequenzdaten, wobei etwa 98% der Zielregion zugeordnet wurden. Eine weitere Analyse mit der 454 GS-Referenz-Mapper-Software ergab die distalen Insertion-Junction-Sequenzen (Abbildung S3), wobei der Haltepunkt innerhalb des X-Chromosoms (chrX: 139,502,951) in der Mitte einer 180 bp kurzen palindromen Sequenz bei Xq27 lokalisiert wurde.,1, das 82 kb stromabwärts von SOX3 (MIM 313430) liegt (Abbildung S2, Abbildungen 4A und 4B). Wir verwendeten Langstrecken-PCR, um die Insertionsknoten zu verstärken. Primer wurden aus den Sequenzen, die das Palindrom bei Xq27.1 flankieren, und den Haltepunkten auf der Grundlage des SNP-Arrays mit Genomkoordinaten entworfen., Die Sequenzanalyse der resultierenden Amplikons durch Sanger-Sequenzierung verifizierte den distalen Übergang, der in der gezielten genomischen Sequenzierung gefunden wurde (Abbildung 2F), platzierte den anderen X-Chromosomenbruchspunkt, der den proximalen Insertionsknoten bildet, in der Mitte des LINE-1-Elements neben dem kleinen Palindrom (Abbildung 2E und Abbildung 4B) und zeigte an, dass das mutierte X-Chromosom eine direkte Insertion eines 125.577 bp-Fragments aus COL23A1 aufwies (Abbildungen 2E und 2F, Abbildung 4A); d. H. der(X)dir ins(X;5)(X;q27.1; q35.3)., Es wurde gezeigt, dass diese Insertion gleichzeitig mit einer Deletion von 1263 bp zwischen den beiden X-Chromosomenbrüchen bei Xq27.1 erfolgte (Abbildungen 2E und 2F). In Übereinstimmung mit dem qPCR-Assay zeigte unser Junction-PCR-Assay in der Familie spezifische Fragmente der erwarteten Größe bei allen betroffenen Personen, jedoch bei keinem der nicht betroffenen Familienmitglieder (Abbildung 2G).

Die Entdeckung der durch eine kurze palindrome Sequenz vermittelten Insertion in der chinesischen Familie veranlasste uns, die ursprünglich berichtete X-verknüpfte mexikanische CGH-Familie zu untersuchen (Abbildung 3A). Verwendung des SNP-Arrays 6.,0 bei der Untersuchung von vier Familienmitgliedern (zwei betroffene und zwei nicht betroffene) auf CNVs ergab sich eine Mikroduplikation eines >278 kb Fragments auf 4q31 (SNP_A-2053483 bis SNP_A-1883747), das PRMT10 und TMEM184C umfasste und Teile von ARHGAP10 (MIM 609746) und EDNRA (MIM 131243) bei betroffenen Mitgliedern umfasste (Abbildung 3B und Abbildung 4A). Wir validierten diese Mikroduplikation durch einen qPCR-Assay (Abbildung 3C) und erhielten Haltepunktinformationen unter Verwendung eines ähnlichen Junction PCR-Ansatzes (Abbildungen 3D und 3E)., Unsere Ergebnisse deuteten darauf hin, dass die betroffenen Mitglieder der mexikanischen Familie ein mutiertes X-Chromosom mit einer invertierten Insertion eines 300.036 bp-Fragments aus der 4q31.22-q31.23-Region geerbt hatten (Abbildungen 3D und 3E, Abbildung 4A); dh der(X)inv ins(X;4)(q27.1;q31.23q31.22). Die Untersuchung aller verfügbaren Familienmitglieder auf die Insertion unter Verwendung eines Junction PCR-Tests bestätigte die Segregation des Insertionsereignisses mit dem CGH-Phänotyp (Abbildung 3F)., Interessanterweise befanden sich beide in der mexikanischen Familie identifizierten X-Haltepunkte im Zentrum des Palindroms (chrX: 139,502,951 und 139,502,958) (Abbildungen 3D und 3E, Abbildung 4B), wodurch die Rolle dieses kleinen Palindroms als Mediator bei der Initiierung der beiden in dieser Studie identifizierten Einfügungen verstärkt wurde.

Identifizierung einer vererbten interchromosomalen Insertion bei Xq27.1 in der mexikanischen Familie mit X-Linked CGH

(A) Stammbaum der mexikanischen Familie der fünf Generationen mit X-linked CGH., Personen, deren DNA verfügbar war, werden durch „+.“

(B) Copy-Number-Zustand einer 600 kb genomischen Region auf Chromosom 4q31, die das Vorhandensein einer Mikroduplikation bei einem betroffenen Individuum zeigt. CN, Nummer kopieren.

(C) Validierung der Mikroduplikation durch qPCR. RCN, relative Kopiernummer. Fehlerbalken repräsentieren SD.

(D und E) Sequenzanalyse der proximalen (D) und distalen (E) Insertionsknoten. Referenzsequenzen auf Xq27. 1 und 4q31 sind rot bzw. blau angegeben. Der distale Übergang enthält eine 25 bp Mikroinsuffizienz.,

(F) PCR-Amplifikation der proximalen insertion junction zeigen, Trennung von der Einfügemarke mit dem Phänotyp.

Alle genomischen Positionen entsprechen der menschlichen Referenzsequenz vom Februar 2009 (GRCh37).

Wir haben unabhängige Einfügungen identifiziert, die durch dasselbe kleine Palindrom bei Xq27.1 in zwei verschiedenen Familien vermittelt werden, die von einer X-verknüpften Hypertrichose betroffen sind. Darüber hinaus hat die vollständige Trennung dieser Einfügungen mit den Phänotypen zusätzliche unterstützende Beweise für ihre kausale Rolle geliefert., Um festzustellen, ob diese Einfügungen für diese Familien einzigartig waren und um die Möglichkeit auszuschließen, dass sie normale genomische Variationen in der Population darstellen, untersuchten wir 740 männliche Kontrollpersonen (215 chinesische, 118 mexikanische und 407 asiatische Inder) mittels PCR unter Verwendung von Primern, die von den Sequenzen abgeleitet wurden, die das Palindrom flankieren (Tabelle S1), und wir fanden keine nachweisbare Insertion., Darüber hinaus werden CNVs, an denen die beiden identifizierten eingefügten Segmente beteiligt sind, nicht in der öffentlichen Datenbank genomischer Varianten gemeldet und sind bei 1274 chinesischen Kontrollpersonen (1074 aus Shanghai und 200 aus Hongkong) nicht vorhanden. Zusammengenommen legen unsere Ergebnisse nahe, dass die Palindrom-vermittelten Insertionen die zugrunde liegende Ursache für isolierte und syndrome X-verknüpfte CGH sind.

Palindrome Sequenzen sind nicht stabil und können genomische Umlagerungen, einschließlich Deletionen und wiederkehrende Translokationen, induzieren.16-18 Die 180 bp palindrome Sequenz ist nur beim Menschen vorhanden., Es wird flankiert von einer LINE-1-Wiederholung und einer LTR-Sequenz (Abbildung 4C). Die Untersuchung der orthologen Region im Schimpansengenom zeigt die beiden Hälften des Palindroms, aber sie sind in direkter Orientierung und sind durch die LTR-Sequenz getrennt. Andere nichtmenschliche Primaten, einschließlich Orang-Utan, Rhesus und Murmeltier, haben nur die Hälfte des Palindroms (Abbildung 4C). Diese Ergebnisse legen nahe, dass das Palindrom evolutionär sehr jung ist., Die vorgenannte PCR-Analyse bei Kontrollpersonen ergab jedoch Löschungen in der Größe von 173 bp bis 9104 bp bei neun Personen (zwei Chinesen, zwei Mexikaner und fünf asiatische Inder) (Tabelle S3). Darüber hinaus zeigte sich eine Deletion von 209 bp bei einem Yoruban-Individuum, das einer Sequenzierung des gesamten Genoms unterzogen wurde.19 Merklich hatten alle diese zehn Löschungen einen Haltepunkt in der Mitte des Palindroms (Tabelle S3), wodurch eine Hälfte des Palindroms gelöscht wurde. Somit scheint es, dass die humanspezifische palindrome Sequenz bei Xq27.,1 ist bruchanfällig und stellt somit einen Hotspot für genomische Umlagerungen, einschließlich Insertion, dar.

Ein interchromosomales Insertionsereignis erfordert mindestens drei Bruchereignisse und ist daher nicht nur seltener, sondern auch komplexer im Vergleich zu den gängigen Arten genomischer Umlagerungen (Mikrodeletion, Mikroduplikation und terminale Translokation). Frühere Studien mit mikroskopisch sichtbaren interchromosomalen Insertionen schätzten die Inzidenz auf 1:80.000 Lebendgeburten.,20 Kürzlich identifizierten hochauflösende Array-basierte vergleichende genomische Hybridisierungsanalysen (aCGH) und Bestätigungsstudien von 18.000 klinischen Proben 40 interchromosomale Insertionen (1: 500), was darauf hindeutet, dass sie möglicherweise nicht so selten sind wie bisher angenommen.12 Interchromosomale Insertionen können einen Krankheitsphänotyp erzeugen, indem sie die Aktivität eines Gens verändern. Wenn ein Gen(e) innerhalb der Insertion dosisempfindlich ist, kann seine Expression erhöht werden. Das Insertionsereignis kann ein Gen stören und entweder einen Verlust oder einen Funktionsgewinn verursachen., Die aberrante Expression eines Gens kann aus der Insertion einer neuartigen Sequenz innerhalb oder in der Nähe des Gens resultieren, entweder aufgrund eines Positionseffekts oder der Einführung neuartiger regulatorischer Sequenzen. In der spontanen Dancer (Dc) – Mausmutante kann eine interchromosomale Insertion eines Genomfragments, das den p23-Promotor enthält, in das erste Intron von Tbx10 eine ektopische Tbx10-Expression verursachen, wodurch Lippen-und Plattenspalten in Homozygoten erzeugt werden.,21 Durch eine Kombination aus einem hochauflösenden Mikroarray-basierten CNV-Scan und gezielter genomischer Sequenzierung konnten wir unabhängige pathogene Insertionen in X-Linked CGH finden. Es wurde gezeigt, dass die beiden Insertionsereignisse durch dasselbe kleine Palindrom vermittelt wurden, das sich in einer 485 kb genbestimmten Region befindet, die telomerisch von SOX3 flankiert wird, das den SRY (Sex Determining Region Y)-Box 3-Transkriptionsfaktor kodiert (Abbildung 4A)., SOX3 ist das faszinierendste Kandidatengen, weil sein 3 ‚ Ende 82 kb telomerisch zum Palindrom liegt und die SOX-Familie von Transkriptionsfaktoren zu den wichtigsten Gruppen von Entwicklungsregulatoren gehört. Wir postulieren, dass die in unserer vorliegenden Studie identifizierten Palindrom-vermittelten Insertionen gewebespezifische regulatorische Elemente eingeführt und daher die ektopische Expression von SOX3 in Haarfollikeln (HFs) oder Vorläuferzellen induziert haben könnten, was zu einer abweichenden Musterung der Haare führen und zum abnormalen Phänotyp führen könnte.,

Mutationen in SOX3 wurden mit X-verknüpfter geistiger Behinderung mit isoliertem Wachstumshormonmangel (MIM 300123),22 und auch mit X-verbundenem Hypopituitarismus (MIM 312000) assoziiert.23 Mikroduplikationen, die SOX3 umfassen, wurden in X-linked hypopituitarism gefunden.23 Bei X-linked rezessive Hypoparathyreoidismus (MIM 307700) wurde eine Insertion eines etwa 340 kb intragenen Fragments von SNTG2 (MIM 608715) auf 2p25.3 in eine Xq27.1-Stelle 67 kb stromabwärts von SOX3 identifiziert.24 Dieses Einfügeereignis begleitet eine 23-25-kb-Löschung, die das humanspezifische Palindrom umfasst., Als zugrunde liegender pathogener Mechanismus wurde ein positiver Effekt auf die sogenannte Expression vorgeschlagen.24 Kürzlich, Sutton et al. haben genomische Umlagerungen, einschließlich Mikroduplikationen und eine Deletion in der SOX3-Region, bei drei Patienten mit XX männlicher Geschlechtsumkehr (MIM 300833) mit Haltepunkten in der SOX3-regulatorischen Region gemeldet.25 Obwohl die genauen Haltepunkte dieser Umlagerungen in ihrer Studie nicht verfügbar sind, scheint es, dass die genomische Region, die an den in unserer Studie berichteten Insertionsereignissen beteiligt ist, bei zwei von drei gemeldeten Patienten dupliziert wird., Die oben beschriebenen Patienten mit X-verbundenem Hypopituitarismus, X-verbundenem rezessivem Hypoparathyreoidismus oder XX männlicher Geschlechtsumkehr haben nicht den Hypertrichose-Phänotyp.23-25 Zusätzlich entwickeln Frauen mit Xq26-q28-Deletionen, die zu einem Verlust von SOX3 führen können, ein vorzeitiges Ovarialversagen 1 (MIM 311360), jedoch keine Hypertrichose.,26-29 Zusammen unterstützen diese unsere Hypothese, dass X-linked CGH mit oder ohne Skoliose und Spina bifida aus den Insertionsereignissen resultiert, die neuartige DNA-regulatorische Elemente in jede der eingefügten Sequenzen einführen, anstatt aus der Schaffung eines“ Positionseffekts “ durch physikalische Trennung des Gens von seinen intrinsischen regulatorischen Elementen.

SOX3 ist eng verwandt mit SOX2 (MIM 184429), dem Gen, das einen Schlüsselregulator für Stammzellen kodiert, aber bis heute ist es nicht bekannt, dass es in HFs exprimiert wird., Es wurde gezeigt, dass die sogenannten exprimierenden dermalen Papillenzellen die HF-Typen der Maus spezifizieren und die HF-Morphogenese induzieren.30,31 Bei Verwendung von RT-PCR (Tabelle S1) konnten wir keine SO genannte mRNA-Expression in HFs nachweisen, die aus Kopfhautgewebe isoliert wurde, das von gesunden Personen nach Schönheitsoperationen gespendet wurde, oder aus einer Hautprobe, die aus dem Oberarm des Probanden der chinesischen Familie entnommen wurde (Abbildung S4). Daher scheint es vernünftig zu spekulieren, dass die Palindrom-vermittelten Einfügungen in einem frühen Stadium der HF-Entwicklung eine ektopische SOI-Expression induziert haben könnten., Das eingefügte Fragment in der chinesischen Familie kann zusätzliche regulatorische Elemente enthalten und somit zu zusätzlichen Fehlbildungen einschließlich Skoliose führen. Zufälligerweise verursachen CNVs auf 17q24 in der Nähe von SOX9 (MIM 608160), dem Gen,das für einen essentiellen Regulator von HF-Stammzellen kodiert,32, 33 autosomal-dominante CGH.5 Weitere Studien sind erforderlich, um festzustellen, ob die abweichende Expression von SOX3 oder SOX9 das Muster der Haare verändert, wie dies in diesen Studien der Fall ist.