Скрининг мутаций гена CYP1B1 у пациентов Западной Сибири с первичной врожденной глаукомой

Первичная врожденная глаукома – это патология органа зрения, которая приводит к прогрессирующей слепоте и слабовидению у детей. Основной ее причиной являются аномалии/нарушения развития угла передней камеры глаза. Большинство случаев возникновения первичной врожденной глаукомы спорадические, но описаны и семейные варианты с аутосомно-рецессивным (преимущественно) и аутосомнодоминантным (редко) типом наследования. Врожденная глаукома – редкое заболевание (один случай на 10 000–20 000 новорожденных), но частота ее возникновения существенно возрастает (до одного случая на 250 новорожденных) в странах, где распространены близкородственные браки. Мутации в гене CYP1B1, который кодирует цитохром P450 1B1, становятся наиболее частой причиной аутосомно-рецессивных форм первичной врожденной глаукомы. Известно, что этот фермент участвует в метаболизме ретиноевой кислоты и необходим для нормального развития глаза. Целью нашей работы была оценка полиморфизма гена CYP1B1 у пациентов Западной Сибири с первичной врожденной глаукомой. Было проведено прямое автоматическое секвенирование по Сэнгеру экзонов и прилегающих сайтов сплайсинга гена CYP1B1 у 28 человек из Западно-Сибирского региона с фенотипом первичной врожденной глаукомы. В результате в обследованной нами выборке европеоидного населения выявлены ранее описанные в других этнических группах патогенные варианты этого гена: E387K (rs55989760), R444 * (rs377049098), R444Q (rs72549376) и P437L (rs56175199), а также новая однонуклеотидная делеция, приводящая к сдвигу рамки считывания p.F114Lfs*38 в гене CYP1B1. Последняя может вызывать образование белка с измененным аминокислотным составом и укороченного белка. Ни одна из выявленных мутаций не была выявлена в контрольной выборке офтальмологически обследованных лиц без первичной врожденной глаукомы (100 человек). Варианты R444* (rs377049098) и R444Q (rs72549376) не были найдены также в популяционной выборке (576 лиц, отобранных случайным образом) жителей Западной Сибири. Все обнаруженные варианты вызывали развитие аутосомно-рецессивной формы первичной врожденной глаукомы. При этом наиболее тяжелая клиника наблюдалась у носителей мутаций в 444 кодоне гена. Следовательно, у детей с признаками повышения внутриглазного давления оправдано проведение молекулярно-генетического анализа гена CYP1B1 для ранней диагностики и своевременного начала терапии первичной врожденной глаукомы.

1. Abu-Amero K.K., Osman E.A., Mousa A., Wheeler J., Whigham B., Allingham R.R., Hauser M.A., Al-Obeidan S.A. Screening of CYP1B1 and LTBP2 genes in Saudi families with primary congenital glaucoma: genotype-phenotype correlation. Mol. Vis. 2011;17: 2911-2919.

2. Afzal R., Firasat S., Kaul H., Ahmed B., Siddiqui S.N., Zafar S.N., Shahzadi M., Afshan K. Mutational analysis of the CYP1B1gene in Pakistani primary congenital glaucoma patients: identification of four known and a novel causative variant at the 30 splice acceptor site of intron 2. Congen. Anom. 2019;59(5):152-161. DOI 10.1111/cga.12312.

3. Badawi A.H., Al-Muhaylib A.A., Al Owaifeer A.M., Al-Essa R.S., Al-Shahwan S.A. Primary congenital glaucoma: An updated review. Saudi J. Ophthalmol. 2019;33(4):382-388. DOI 10.1016/j.sjopt.2019.10.002.

4. Chavarria-Soley G., Michels-Rautenstrauss K., Pasutto F., Flikier D., Flikier P., Cirak S., Bejjani B., Winters D.L., Lewis R.A., Mardin C., Reis A., Rautenstrauss B. Primary congenital glaucoma and Rieger’s anomaly: extended haplotypes reveal founder effects for eight distinct CYP1B1 mutations. Mol. Vis. 2006;12:523-531.

5. Chavarria-Soley G., Sticht H., Aklillu E., Ingelman-Sundberg M., Pasutto F., Reis A., Rautenstrauss B. Mutations in CYP1B1 cause primary congenital glaucoma by reduction of either activity or abundance of the enzyme. Hum. Mut. 2008;29(9):1147-1153.

6. Chouiter L., Nadifi S. Analysis of CYP1B1 gene mutations in patients with primary congenital glaucoma. J. Pediatr. Genet. 2017;6:205- 214. https://doi.org/10.1055/s-0037-1602695.

7. Cvekl A., Wang W.L. Retinoic acid signaling in mammalian eye development. Exp. Eye Res. 2009;89(3):280-291. DOI 10.1016/j.exer.2009.04.012.

8. de Melo M.B., Mandal A.K., Tavares I.M., Ali M.H., Kabra M., de Vasconcellos J.P., Senthil S., Sallum J.M., Kaur I., Betinjane A.J., Moura C.R., Paula J.S., Costa K.A., Sarfarazi M., Paolera M.D., Finzi S., Ferraz V.E., Costa V.P., Belfort R. Jr., Chakrabarti S. Genotype-phenotype correlations in CYP1B1-associated primary congenital glaucoma patients representing two large cohorts from India and Brazil. PLoS One. 2015;10(5):e0127147. DOI 10.1371/journal.pone.0127147.

9. Doshi M., Marcus C., Bejjani B.A., Edward D.P. Immunolocalization of CYP1B1 in normal, human, fetal and adult eyes. Exp. Eye Res. 2006;82(1):24-32. DOI 10.1016/j.exer.2005.04.016.

10. Fan B.J., Wiggs J.L. Glaucoma: genes, phenotypes, and new directions for therapy. J. Clin. Investig. 2010;120(9):3064-3072. DOI 10.1172/JCI43085.

11. Gong B., Qu C., Li X., Shi Y., Lin Y., Zhou Y., Shuai P., Yang Y., Liu X., Zhang D., Yang Z. Mutation spectrum of CYP1B1 in Chinese patients with primary open-angle glaucoma. Br. J. Ophthalmol. 2015;99(3):425-430. DOI 10.1136/bjophthalmol-2014-306054.

12. Hadrami M., Bonnet C., Zeitz C., Veten F., Biya M., Hamed C.T., Condroyer C., Wang P., Sidi M.M., Cheikh S., Zhang Q., Audo I., Petit C., Houmeid A. Mutation profile of glaucoma candidate genes in Mauritanian families with primary congenital glaucoma. Mol. Vis. 2019;25:373-381. Published online 2019 Jul 13.

13. Kaur K., Mandal A.K., Chakrabarti S. Primary congenital glaucoma and the involvement of CYP1B1. Middle East Afr. J. Ophthalmol. 2011;18(1):7-16. DOI 10.4103/0974-9233.75878.

14. Klingenberg M. Pigments of rat liver microsomes. Arch. Biochem. Biophys. 1958;75:376-386. DOI 10.1016/0003-9861(58)90436-3.

15. Libby R.T., Smith R.S., Savinova O.V., Zabaleta A., Martin J.E., Gonzalez F.J., John S.W. Modification of ocular defects in mouse developmental glaucoma models by tyrosinase. Science. 2003;299(5612): 1578-1581. DOI 10.1126/science.1080095.

16. Liu Y., Allingham R.R. Molecular genetics in glaucoma. Exp. Eye Res. 2011;93(4):331-339. DOI 10.1016/j.exer.2011.08.007.

17. Lobov S.L., Khasanova R.R., Zagidullina A.S., Zaydullin I.S., Dzhemileva L.U., Khusnutdinova E.K. Analysis mutations CYP1B1 gene in patients of hereditary forms of glaucoma. Medical Genetics. 2017; 16(6):29-35. (in Russian)

18. Mashima Y., Suzuki Y., Sergeev Y., Ohtake Y., Tanino T., Kimura I., Miyata H., Aihara M., Tanihara H., Inatani M., Azuma N., Iwata T., Araie M. Novel cytochrome P4501B1 (CYP1B1) gene mutations in Japanese patients with primary congenital glaucoma. Investig. Ophthalmol. Vis. Sci. 2001;42(12):2211-2216.

19. Melki R., Colomb E., Lefort N., Brézin A.P., Garchon H.J. CYP1B1 mutations in French patients with early-onset primary open-angle glaucoma. J. Med. Genet. 2004;41:647-651. DOI 10.1136/jmg.2004.020024.

20. Micheal S., Siddiqui S.N., Zafar S.N., Florijn R.J., Bikker H., Boon C.J.F., Khan M., Hollander A.I.D., Bergen A. Identification of novel variants in CYP1B1, PITX2, FOXC1, and PAX6 in congenital glaucoma and anterior segment dysgenesis. Investig. Ophthalmol. Vis. Sci. 2017;58:2124.

21. Motushchuk A.E., Grudinina N.A., Rakhmanov V.V., Mandelstam M.Yu., Astakhov Yu.S., Vasiliev V.B. New P369INS mutation in the CYP1B1 gene in a patient with primary congenital glaucoma from St. Petersburg. Scientific Notes of the Pavlov University. 2009; 16(2):88-89. (in Russian)

22. Muskhelishvili L., Thompson P.A., Kusewitt D.F., Wang C., Kadlubar F.F. In situ hybridization and immunohistochemical analysis of cytochrome P450 1B1 expression in human normal tissues. J. Histochem. Cytochem. 2001;49:229-236. DOI 10.1177/002215540104900210.

23. Pajak A., Szafraniec K., Kubinova R., Malyutina S., Peasey A., Pikhart H., Nikitin Y., Marmot M., Bobak M. Binge drinking and blood pressure: cross-sectional results of the HAPIEE study. PLoS ONE. 2013;8(6):e65856. DOI 10.1371/journal.pone.0065856.

24. Plásilová M., Stoilov I., Sarfarazi M., Kádasi L., Feráková E., Ferák V. Identification of a single ancestral CYP1B1 mutation in Slovak Gypsies (Roms) affected with primary congenital glaucoma. J. Med. Genet. 1999;36(4):290-294.

25. Rashid M., Yousaf S., Sheikh S.A., Sajid Z., Shabbir A.S., Kausar T., Tariq N., Usman M., Shaikh R.S., Ali M., Bukhari S.A., Waryah A.M., Qasim M., Riazuddin S., Ahmed Z.M. Identities and frequencies of variants in CYP1B1 causing primary congenital glaucoma in Pakistan. Mol. Vis. 2019;25:144-154.

26. Sambrook J., Russell D.W. Purification of nucleic acids by extraction with phenol:chloroform. Cold Spring Harbor Protocols: Cold Spring Harbor, 2006.

27. Sarfarazi M. Targeted screening for predominant CYP1B1 mutations in primary congenital glaucoma. J. Ophthalmic. Vis. Res. 2018;3(4): 373-375. DOI 10.4103/jovr.jovr_232_18.

28. Sarfarazi M., Stoilov I. Molecular genetics of primary congenital glaucoma. Eye (Lond). 2000;(Pt 3B):422-428. DOI 10.1038/eye.2000.126.

29. Sena D.F., Finzi S., Rodgers K., Del Bono E., Haines J.L., Wiggs J.L. Founder mutations of CYP1B1 gene in patients with congenital glaucoma from the United States and Brazil. J. Med. Genet. 2004; 41(1):e6. DOI 10.1136/jmg.2003.010777.

30. Souma T., Tompson S.W., Thomson B.R., Siggs O.M., Kizhatil K., Yamaguchi S., Feng L., Limviphuvadh V., Whisenhunt K.N., Maurer-Stroh S., Yanovitch T.L., Kalaydjieva L., Azmanov D.N., Finzi S., Mauri L., Javadiyan S., Souzeau E., Zhou T., Hewitt A.W., Kloss B., Burdon K.P., Mackey D.A., Allen K.F., Ruddle J.B., Lim S.H., Rozen S., Tran-Viet K.N., Liu X., John S., Wiggs J.L., Pasutto F., Craig J.E., Jin J., Quaggin S.E., Young T.L. Angiopoietin receptor TEK mutations underlie primary congenital glaucoma with variable expressivity. J. Clin. Investig. 2016;126(7):2575-2587. DOI 10.1172/JCI85830.

31. Stoilov I., Akarsu A.N., Alozie I., Child A., Barsoum-Homsy M., Turacli M.E., Or M., Lewis R.A., Ozdemir N., Brice G., Aktan S.G., Chevrette L., Coca-Prados M., Sarfarazi M. Sequence analysis and homology modeling suggest that primary congenital glaucoma on 2p21 results from mutations disrupting either the hinge region or the conserved core structures of cytochrome P4501B1. Am. J. Hum. Genet. 1998;62(3):573-584. DOI 10.1086/301764.

32. Thau A., Lloyd M., Freedman S., Beck A., Grajewski A., Levin A.V. New classification system for pediatric glaucoma: Implications for clinical care and a research registry. Curr. Opin. Ophthalmol. 2018; 29(5):385-394. DOI 10.1097/icu.0000000000000516.

33. Vasiliou V., Gonzalez F.J. Role of CYP1B1 in glaucoma. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2008;48:333-358. DOI 10.1146/annurev.pharmtox.48.061807.154729.

34. Wang A., Savas U., Stout C.D., Johnson E.F. Structural characterization of the complex between α-naphthoflavone and human cytochrome P450 1B1. J. Biol. Chem. 2011;18;286(7):5736-5743. DOI 10.1074/jbc.M110.204420.

35. Zavyalova L.G., Denisova D.V., Simonova G.I., Orlov P.S., Voevoda M.I. Association of polymorphisms of genes FTO and TCF7L2 with cadiometabolic parameters of the adolescents in Siberia. Bulleten SB RAMS. 2011;31(5):1-13. (in Russian)

36. Zhao Y., Sorenson C.M., Sheibani N., Cytochrome P450 1B1 and primary congenital glaucoma. J. Ophthalmic Vis. Res. 2015;10(1):60- 67. DOI 10.4103/2008-322X.156116.