四个具有常染色体显性共济失调、耳聋和嗜睡症 (ADCA-DN) 的亲属中的DNMT1突变。( A ) 美国病例。( B ) Melberg等人先前报道的瑞典病例。( C ) 具有从头突变的意大利家系。( D ) 第二个意大利家系病例。对于致病基因鉴定基因解码测试基因组 DNA 序列突变的每个受试者的氨基酸变化，无论是全外显子组测序或 Sanger 测序。每个受试者在研究时的年龄，或死亡年龄，都标在每个符号旁边。黑色符号表示是患者，白色表示在研究时未受影响。星号表示仅患有发作性睡病的受检者，如嗜睡和 MSLT 阳性以及三个入睡 REM 期所证明的那样。有关各种症状的表型和典型发病年龄的详细信息，请参阅表 1.
 

ADCA-DN综合征的致病基因鉴定基因解码：靶向定位基因检测的科学依据

根据《人体基因序列变化及其疾病表征》，DNMT1是一种在人体内各种组织广泛表达的 DNA 甲基转移酶，在发育过程中维持甲基化模式，并通过直接结合HDAC2 (MIM 605164)来介导转录抑制。优先底物是半甲基化的 CpG 岛，表明酶活性对于抑制各种有丝分裂后细胞的转录活性至关重要。

广东会GDH基因病案集中的三个突变位于蛋白质的外显子 21 中，突变改变在所有脊椎动物中高度保守的氨基酸（图 2）。 根据《人体组成蛋白的结构功能与基序列的相关性》，对于先前发表的遗传性感觉和自主神经病 I 型 HSAN1 突变，突变位于复制点靶向序列结构域 (RFTS)，位于蛋白质的 N 末端区域内。值得注意的是，该突变两侧是 p.Asp564，一种对 RTFS 结构域与催化结构域相互作用至关重要的氨基酸，以及一系列不可或缺的三种苯丙氨酸（RTFS-CXXC 接头中的 Phe644、Phe647、Phe648）缩小 DNA 结合口袋的入口并将 RTFS 结构域锚定到 DNA 结合口袋 。值得注意的是，晶体结构表明野生型 p.Gly605、p.Val606 和 p.Ala570 在覆盖蛋白质 DNA 结合沟的铰链中在空间上相互面对（图 2）。因此，该病例的突变很可能会影响 DNA 结合识别或与DNMT1 – HDAC2复合物中其他蛋白质的相互作用，从而在某些情况下造成 CpG 甲基化不足和基因沉默。

进一步证实该突变的致病性还来自最近发表的一个基因解码研究，研究称其他DNMT1突变（p.Asp490Glu、p.Pro491Tyr、p.Tyr495Cys）均位于DNMT1外显子 20的不同区域（图 2）。导致遗传性感觉丧失并伴有痴呆和听力丧失 ( HSAN1 , MIM 614116)。在 HSAN1 中，感觉神经病和耳聋是最先出现的症状，随后仅在部分病例中出现伴有小脑性共济失调的痴呆。嗜睡症在 HSAN1 中没有报告，尽管它可能是一个容易被的一个更轻微的症状。在 ADCA-DN 病例中，虽然遗传性感觉丧失是一种临床表现，但它是一种在病程后期出现的次要特征，首先表现为发作性睡病，然后是猝倒和耳聋，随后很快出现共济失调（表1).

DNMT1内的不同突变如何产生不同的迟发表型，并优先靶向选定的群体神经元，如hypocretin细胞或浦肯野细胞？一种可能是DNMT1通过 CpG 甲基化引起的基因沉默抵消了某些基因的过度表达，导致中枢和周围神经系统的某些神经元随着衰老而发生不需要的细胞聚集体的积累。这是患者脑脊液中为什么会出现tau 蛋白水平升高和痴呆症。关于共济失调，广东会GDH基因解码的研究表明，减数分裂期间DNMT1活性的丧失会增加SCA1 (MIM 164400)中的 CAG 重复的增加。广东会GDH基因病案集中病例经过了典型测试SCA1、2、3、…6（MIM 146600、183090、109150 和 183086）重复（数据未显示）并发现基体重复数正常。在小脑发育过程中，重复数增加仍可能发生在体细胞水平，或者通过重复附近的甲基化抑制SCA基因可能会促进共济失调蛋白聚集。

在个别病例中，发作性睡病/hypocretin缺乏症是一种与 HLA-DQB1*06:02 (∼99%) 密切相关的散发性疾病。还发现了与 T 细胞受体 α ( TCRA , MIM 186880) 多态性的次级关联并独立复制，表明hypocretin细胞失去自身免疫介导。基因解码的研究还表明冬季上呼吸道感染或 H1N1 疫苗接种是关键的环境触发因素)。在 ADCA-DN 中，一种可能是hypocretin细胞异常容易受到DNMT1缺失引起的神经变性的影响以及由此产生的 DNA 低甲基化。在这种情况下，该机制不会是自身免疫的。另一种解释可能涉及DNMT1和 DNA 甲基化在 ADCA-DN 家族自身免疫反应背景下调节各种免疫细胞群的作用，尽管在这种情况下它可能发生在没有 DQB1*06:02 的情况下，这与散发病例不同。众所周知，患有HSAN1的人更容易受到感染，尽管广东会GDH基因的所收集的这几个病例并非如此。此外，DNMT1在免疫细胞中高表达，低甲基化已被证明与狼疮等其他自身免疫性疾病有关。最后，DNMT1是 CD4+ 在 TCR 刺激下分化为 T 调节细胞（通过 Foxp3 表达的去抑制）所必需的。缺乏对hypocretin神经元具有特异性的 CD4+ 调节性 T 细胞可能导致自身免疫。

最后，还值得注意的是，最近的一项全基因组关联研究在散发病例的P2RY11 (MIM 602697) 基因座中发现了发作性睡病相关多态性，该基因位于 (20-100 kb) DNMT1附近。在这项基因解码中，关联度最高的 SNP rs2305795 位于P2RY11基因座内，与白细胞中P2YR11的表达降低有关。这种先前报道的关联可能是未检测到的与位于DNMT1基因座内的多态性的连锁不平衡的结果。P2RY11 - DNMT1的额外精细定位和测序将需要区域来探索这种可能性。或者，DNMT1调控元件也可能位于P2RY11基因座内，因为包含PPAN（MIM 607793）、P2RY11、EIF3S4（MIM 603913）和DNMT1的同线区域在脊椎动物中是保守的，表明进化压力的存在。最显着相关的 SNP 不仅与 P2RY11 表达降低相关，而且与白细胞中 DNMT1 表达降低相关。 DNMT1 的表达与 P2RY11 的表达相关，基因型对 DNMT1 表达的影响主要是由 CD4+ T 细胞中 DNMT1 的高表达驱动的。 因此，继发于 P2RY11 遗传关联的 DNMT1 活性降低可能导致伪君子细胞的脆弱性增加，即使在散发性 HLA-DQB1 * 06:02 相关病例中也是如此。
 

ADCA-DN综合征的致病基因之一的结构功能解析：基因解码基因检测的物质基础

图 2：( A ) 小鼠DNMT1的蛋白质结构（PDB 登录号 3AV5，使用 Jmol_S 生成的图像）​​和 RFTS 域中新发现的氨基酸取代（橙色箭头）的位置。还显示了 Klein等人报告的氨基酸变化的位置。( 4 )，在蛋白质的 TS 结构域中（浅绿色箭头）。显示的底物是S -腺苷-l-同型半胱氨酸。( B ) 包含三个新突变（橙色框）和之前由 Klein等人报告的两个突变的区域的保护程度概述。( 4 ) (浅绿色方框)。