2022年10月6日，AsierIturrate等人在the American Journal of Human Genetics杂志上发表题为“Mutations in SCNM1 cause orofaciodigital syndrome due to minor intron splicing defects affecting primary cilia”的文章，研究人员发现SCNM1基因突变导致orofaciodigital综合征，这是由于影响初级纤毛的次要内含子剪接体缺陷引起的。

Orofaciodigital综合征（OFD）是一种遗传异质性纤毛病，编码原发性纤毛结构或功能的基因突变是导致OFD的主要原因。OFD患者常表现为口腔，面部和手指异常，此外还可能出现其他畸形，包括脑部结构异常，囊性肾病以及骨骼和眼部异常。细胞内大多数内含子为U2型，是主要剪接体（major splicesome）。另外，细胞内还存在一小部分U12型内含子，U12型内含子的剪接由次要剪接体（minor splicesome）执行。SCNM1编码的蛋白最近被证明是人类次要剪接体的组成部分。但是到目前为止SCNM1的功能丧失对人类细胞的影响还是未知的。

研究人员在四个来自于近亲家庭的OFD患者中发现SCNM1基因均存在双等位基因突变（图1）。所有OFD患者均表现出典型的口面指综合征，具体特征为舌结节，牙齿异常（包括先天性缺失或门牙形状异常）；多指，包括手和脚的后轴多指，以及大部分脚的前轴多指，表现为双裂或重复的大脚趾（图2）。所有患者智力和运动发育正常，无癫痫病史。

图1. OFD患者SCNM1功能缺失突变的鉴定

图2. OFD患者的临床特征

为了研究SCNM1突变致病的分子机制，研究人员获取了患者2的原代皮肤成纤维细胞。患者2成纤维细胞中SCNM1 mRNA水平显著降低，免疫印迹分析未检测到SCNM1蛋白。由于无法获得其他患者的原代皮肤成纤维细胞，因此研究人员通过使用CRISPR-Cas9技术敲除了RPE-1细胞中的SCNM1（SCNM1-KO）。之前的研究表明OFD与次要内含子密切相关。次要内含子数据库（MIDB）中的基因有C2CD3（MIM:615944），TBC1D32（MIM:615867），TCTN3（MIM:613847），TMEM107（MIM:616183）和TMEM231（MIM:614949）。使用Taqman法定量检测TMEM107编码亚型的mRNA水平，结果表明患者2成纤维细胞中的转录本数量减少了70%，SCNM1-KO细胞中的转录本数量减少了57%-72%（图3）。总之，以上结果证明了SCNM1在维持TMEM107编码亚型的正常表达水平中起到关键作用。

图3. SCNM1缺失降低了TMEM107所编码转录本的表达

与对照组相比，患者2成纤维细胞中纤毛更长。鉴于多指是一种常见的纤毛病，通常由纤毛改变继发的Hh信号缺陷引起，因此研究人员分析了患者2的成纤维细胞对Hh通路刺激的反应。尽管患者2的成纤维细胞能够响应SAG（Hedgehog/Smoothened激动剂）刺激，但与对照细胞相比，这种响应的程度有所降低。同时发现在SAG处理的患者2的成纤维细胞中Hh靶标基因GLI1的mRNA和蛋白水平均降低，表明在缺失SCNM1的情况下Hh信号传导受损（图4）。

图4. SCNM1缺失导致初级纤毛缺陷

结论

总之，该研究证实SCNM1突变导致OFD，还为次要剪接体通过SCNM1的活性参与控制初级纤毛长度和Hh信号提供了证据。

参考文献：Iturrate A, Rivera-Barahona A, Flores CL, et al. Mutations in SCNM1 cause orofaciodigital syndrome due to minor intron splicing defects affecting primary cilia. Am J Hum Genet. 2022;109(10):1828-1849.

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撰文：李金泽

编辑：刘振兴

审核：张贤钦

课题组网址 http://life.hust.edu.cn/info/1046/13645.htm

课题组介绍-分子医学团队