21番染色体上の2つの常染色体劣性非症候群性聾遺伝子のポジショナルクローニング

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11771016
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 渋谷 和憲 慶應義塾大学, 医学部, 助手 (90296723)
• キーワード: ヒト21番染色体 / ゲノム配列決定 / ゲノム配列のコンピュータ解析 / 新規遺伝子探索 / 疾患原因遺伝子の同定 / 先天性聾 / β-サテライトリピート / 新規膜結合型セリン・プロテアーゼ

研究概要

聾は新生児約1000人に1人の割合で罹患が見られる感覚器障害で、先天性聾の50%以上が遺伝性であると推定されている。遺伝性聾の約70%が他の臨床症状を示さない非症候群性である。この遺伝性非症候群性聾の約75%が常染色体劣性、20%が常染色体優性の遺伝形質を、2〜3%がX染色体劣性形質を示し残りのケースは母系から受け継がれたミトコンドリア・ゲノム上に変異が存在すると考えられている。このうち最も多い常染色体劣性非症候群性聾(ARNSHL)は新生児約2500人に1人で見られ、30〜100の異なる遺伝子が関与していると推定されている。現在までに30ヶ所のARNSHL座位が報告されており、28ヶ所についてはマップされている。最近、8ヶ所すなわちDFNB1〜DFNB4、DFNB9、DFNB12、DENB21、DFNB29に関してその原因遺伝子がそれぞれGJB2/connexin26、MYO7A、MYO15、PDS、OTOF、CDH23、TECTA、CLDN14と同定されたが、その他の多くについては未だ同定されていない。しかし、極最近我々はDFNB8/10の原因遺伝子を発見した。その経過は以下の通りである。
我々のグループはこの数年来、ヒトゲノム計画の一環として21番染色体長腕の全塩基配列の決定および遺伝子の系統的探索を目指し、ヒトゲノムBACライブラリーを中心に据えた基盤整備を進めてきた。その結果、今年5月に日独共同プロジェクトとして21番染色体の長腕約34Mbの塩基配列を決定し報告した。ARNSHL座位のうちDFNB8およびDFNB10はそれぞれ独立の家系の連鎖解析からマップされたものであるが、どちらも21q22.3上にマップされており同一の原因遺伝子ではないかと考えられてきた。我々は、DFNB10のポジショナルクローニングを目指し、患者家系(パレスチナ人由来)を用いた連鎖不平衡解析を行った。我々の決定した塩基配列から新たに作成した多型マーカーを用いた詳細な連鎖不平衡解析の結果からDFNB10はマーカー1016E7.CA60-1151C12.GT45の間約1Mbに存在することが明らかとなった。そこで我々はこの領域に存在する全ての遺伝子を明らかにするためにエキソントラッピング法とコンピュータ予測を駆使し、結果として13個の遺伝子を同定した。これら全ての遺伝子について疾患家系に対して変異解析を行ったところ今までに同定されたARNSHL原因遺伝子とは機能の面で異なる新規膜結合型プロテアーゼ(TMPRSS3)遺伝子にβ-サテライト・リピートの挿入という極めて特異な変異が見つかった。β-サテライト・リピートは68bpを単位とする繰り返し配列であり、主に末端動原体型染色体の短腕に数百kbにおよぶ反復配列として存在するが、この挿入による遺伝子欠損はこれが最初の例である。さらにDFNB8の疾患家系(パキスタン人由来)についてもこの遺伝子を調べたところプロテアーゼ活性を消失すると推定される変異が見つかった。この様にして我々はDFNB8/10の原因遺伝子(TMPRSS3)を同定することに成功した。

研究成果

• [文献書誌] Hamish S.Scott: "Insertion of beta-satellite repeats identifies a transmembrane protease causing both congenital and childhood onset autosomal recessive deafness."Nature Genetics. 27:(1). 59-63 (2001)
• [文献書誌] Marie Wattenhofer: "Isolation and characterization of the UBASH3A gene on 2lq22.3 encoding a potential nuclear protein with a novel combination of domains."Human Genetics. 108:(2). 140-147 (2001)
• [文献書誌] Lucia Bartoloni: "Cloning and characterization of a putative human glycerol 3-phosphate permease gene (SLC37A1 ou G3PP) on 21q22.3 : Mutation analysis in two candidate phenotypes, DFNB10 and a glycerol kinase deficiency."Genomics. 70:(2). 190-200 (2000)
• [文献書誌] Joelle Michaud: "Isolation and characterization of a human chromosome 21q22.3 gene (WDR4) and its mouse homologue that code for a WD-repeat protein."Genomics. 68:(1). 71-79 (2000)
• [文献書誌] Asher Berry: "Refined localization of autosomal recessive nonsyndromic deafness DFNB10 locus using 34 novel microsatellite markers, genomic structure, and exclusion of six known genes in the region."Genomics. 68:(1). 22-29 (2000)
• [文献書誌] The chromosome 21 mapping and sequencing consortium: "The DNA sequence of human chromosome 21."Nature. 405. 311-319 (2000)