Mutations in SNX10 and TCIRG1 genes implicate the pathogenicity of Malignant infantile osteopetrosis in Palestine

Abstract

Autosomal recessive osteopetrosis (ARO) is a life-threatening rare disorder, attributed to reduced bone resorption by osteoclasts which results in increased bone density. Osteoclast dysfunction are mainly due to defined failure to maintain an acid pH at the ruffled border. Osteopetrosis is a genetically heterogeneous disorder but over 50% of humans with osteopetrosis have mutations in the transmembrane channels at the osteoclast ruffled border, especially in the V-ATPase proton pump. In this work, we identify the genetic basis of eight consanguineous Palestinian families of ARO, from Hebron and Ramallah cities. Most of these families are related with multiple affected members with early onset disease manifestations. Whole Exome Sequencing (WES) and microsatellite analysis were carried out. WES was verified by Sanger sequencing and identified two pathogenic variants in two different genes. In seven families, a missense mutation (p.R51Q) in a conserved amino acid of SNX10 co-segregated with the phenotype. Microsatellite analysis was performed on the affected individuals to show that (p.R51Q) mutation originated from the same ancestry. In only one family from Ramallah, a homozygous non-frameshift variant in TCIRG1 (p.N462del) was identified, which is considered a novel mutation. It is speculated that mutations in both SNX10 and TCIRG1 result in V-ATPase deficiency weather directly or indirectly, leading to osteoclast defect. These results confirm the involvement of the SNX10 gene in osteoclast physiology, and underlining the fact that partial deletions are part of the genotypic spectrum of TCIRG1 mutations. مرض تصخر العظم الوراثي المتنحي (ARO) هو اضطراب نادر يهدد الحياة، ويعزى إلى انخفاض االرتشاف العظمي عن طريق هادمات العظم أو ما يعرف بخاليا األوستيوكالست مما يؤدي إلى زيادة كثافة العظام. ضعف خاليا األوستيوكالست يرجع أساسا إلى الفشل في الحفاظ على تركيز حمضي في الحواف المتعرجة (Ruffled Border) لهذه الخاليا. يعزى السبب وراء مرض تصخر العظم إلى العديد من العوامل أو الجينات الوراثية، ولكن؛ أكثر من 50 ٪ من البشر الذين يعانون من تصخر العظام لديهم طفرات في قنوات الغشاء المتواجدة على الحواف المتعرجة لخاليا األوستيوكالست، وخاصة في مضخة البروتون (V-ATPase). في هذه الدراسة، قمنا بتحديد األساس الجيني لمرض التصخر العظمي في ثمانية عائالت فلسطينية معروفة بزواج األقارب، من مدينتي الخليل ورام هللا. تجمع معظم هذه العائالت درجة من القرابة، ويكون لدى العديد منهم أكثر من حالة إصابة بالمرض وتظهر األعراض في سن مبكرة. في هذا العمل تم استخدام تقنية Whole-Exome Sequencing تم إجراء فحص وأيضا Microsatellite Analysis. كشفت تقنية Whole-Exome Sequencing عن طفرتين ممرضتين ُ في اثنين من الجينات المختلفة، وتم التحقق من ذلك عن طريق عمل Sanger Sequencing. في سبعة من العائالت المدروسة، تم الكشف عن طفرة تؤدي إلى تغير الحمض األميني Arginine إلى الحمض األميني p.R51Q) Glutamine) في جين SNX10. كما تم إجراء فحص Microsatellite Analysis على المصابين من هذه العائالت إلثبات أن هذه الطفرة نشأت من نفس األصل أو الساللة. في عائلة واحدة من رام هللا، تم الكشف عن الطفرة (p.N462del) في جين يسمى TCIRG1. ويتكهن أن الطفرات في كل من الجينات SNX10 و TCIRG1 تؤدي إلى فقدان مضخة البروتون-V) (ATPaseبشكل مباشر أو غير مباشر، مما يؤدي إلى خلل في عمل خاليا األوستيوكالست. هذه النتائج تؤكد على أهمية دور جين SNX10 في فسيولوجية خاليا األوستيوكالست، وتؤكد أن طفرات الحذف هي جزء من الطفرات الموجودة في جين .TCIRG1