CC BY
5
Нервно-мышечные БОЛЕЗНИ
Neuromuscular DISEASES Лекции и обзоры | Lectures and reviews
_J DOI: https://doi.org/10.17650/2222-8721-2023-13-62-73 о
Факторы, модифицирующие течение спинальной мышечной атрофии 5q
М.А. Ахкямова, О.А. Щагина, А.В. Поляков
ФГБНУ«Медико-генетический научный центр им. акад. Н.П. Бочкова»; Россия, 115522Москва, ул. Москворечье, 1
Контакты: Мария Альбертовна Ахкямова [email protected]
Проксимальная спинальная мышечная атрофия 5q (СМА 5q) - это тяжелое аутосомно-рецессивное нервно-мышечное заболевание, характеризующееся прогрессирующими симптомами вялого паралича и мышечной атрофии вследствие дегенерации а-мотонейронов передних рогов спинного мозга. В настоящее время основным модифицирующим фактором СМА считают число копий гена SMN2, однако описано достаточное количество и других генетических и негенетических модификаторов течения СМА.
Расширенный неонатальный скрининг, стартовавший в РФ в 2023 г., позволяет обнаруживать СМА 5q до возникновения клинических проявлений. Однако для начала терапии и подбора правильного препарата важно знание не только основного модифицирующего фактора (числа копий SMN2), но и других генетических причин, которые могут повлиять на возраст манифестации болезни либо на эффективность терапии.
Ключевые слова: спинальная мышечная атрофия 5q, SMN1, SMN2, модифицирующие факторы
Для цитирования: Ахкямова М.А., Щагина О.А., Поляков А.В. Факторы, модифицирующие течение спинальной мышечной атрофии 5q. Нервно-мышечные болезни 2023;13(4):62-73. DOI: https://doi.org/10.17650/2222-8721-2023-13-4-62-73
Factors modifying the course of spinal muscular atrophy 5q
M.A. Akhkiamova, O.A. Shchagina, A.V. Polyakov
Research Centre for Medical Genetics; 1 Moskvorechye St., Moscow 115522, Russia
Contacts: Maria Albertovna Akhkiamova [email protected]
Proximal spinal muscular atrophy 5q (SMA 5q) is a severe autosomal recessive neuromuscular disease characterized by progressive symptoms of flaccid paralysis and muscular atrophy due to degeneration of a-motor neurons of the anterior horns of the spinal cord. To date, the main modifying factor of spinal muscular atrophy is considered to be the number of copies of the SMN2 gene. However, a sufficient number of other genetic and non-genetic modifiers of the course of SMA have been described.
Advanced neonatal screening, which started in the Russian Federation in 2023, allows detecting SMA 5q before the onset of clinical manifestations. However, to start therapy and select the right drug, it is important to know not only the main modifying factor (the number of copies of SMN2), but also other genetic causes that may affect the age of the disease manifestation or the effectiveness of therapy.
Keywords: spinal muscular atrophy 5q, SMN1, SMN2, modifying factors
For citation: Akhkiamova M.A., Shchagina O.A., Polyakov A.V. Factors modifying the course of spinal muscular atrophy 5q. Nervno-myshechnye bolezni = Neuromuscular Diseases 2023;13(4):62-73. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.17650/2222-8721-2023-13-4-62-73
Введение
Проксимальная спинальная мышечная атрофия 5q (СМА 5q) — тяжелое аутосомно-рецессивное нервно-мышечное заболевание, характеризующееся прогрессирующими симптомами вялого паралича и мышечной атрофии вследствие дегенерации а-мотонейронов передних рогов спинного мозга [1]. Частота носительства заболевания в мире составляет 1 случай на 40—60 чело-
век [2, 3], в России — 1 случай на 36 человек [4]. Распространенность заболевания в разных странах составляет 1 случай на 6—10 тыс. новорожденных [5], расчетная частота СМА 5q в России — 1 случай на 5184 новорожденного [4].
Причиной проксимальной СМА 5q являются патогенные варианты гена выживаемости мотонейрона ^N1). Ген SMN1 (ОМ1М: *600354) картирован
на хромосоме 5 в локусе 5q12.2—q13.3 и имеет центро-мерную копию — ген выживаемости мотонейрона 2 ^МШ; ОМ1М: *601627). Оба гена состоят из 9 экзонов (1, 2а, 2Ь, 3—8) и различаются 5 нуклеотидами в последовательности ДНК (тремя в интронах 6 и 7, двумя в экзонах 7 и 8). Замена с.840С>Т экзона 7 SMN2, создающая сайт связывания для репрессора сплайсинга, является причиной различия транскриптов генов. Белок выживаемости мотонейронов SMN состоит из 294 аминокислотных остатков с молекулярной массой 38 кДА и функционирует в ядре и цитоплазме. В ядрах полноразмерный функциональный белок SMN (FL-SMN) локализуется в сфероподобных структурах (гемах), ассоциированных с тельцами Кахаля. FL-SMN является продуктом гена SMN1. Ген SMN2 продуцирует 90 % неполноразмерного белка и 10 % полноразмерного функционального протеина. Большая часть транскрипта SMN2 не содержит ех7 (SMNA7), как следствие, экспрессируемый белок является функционально неполноценным, а убиквитин-протеазная система приводит к его деградации (рис. 1). SMN представляет собой белок «домашнего хозяйства» [6]. Биологическая роль белка SMN заключается в процессинге и сплайсинге пре-мРНК, аксональном транспорте мРНК в а-мотонейроны, нейрогенезе, биогенезе малых ядерных и ядрышковых рибонуклеопротеидов [7]. Снижение уровня белка SMN приводит к дефектам мотонейронов (усечение, разветвление, замедление роста
аксонов), нарушениям в нервно-мышечных синапсах ^ (накопление нейрофиламентов в пресинаптических тер- > миналях, формирование незрелых постсинаптических £ терминалей), функциональным аномалиям — нарушению р процесса эндоцитоза и, как следствие, к формированию фенотипа СМА. Низкие уровни полноразмерного белка SMN влияют на минорную сплайсосому Ш2, накапливаются аберрантно сплайсированные транскрипты. Неправильно сплайсированные транскрипты влияют на гомеостаз кальция и управляемую напряжением кластеризацию кальция — процессы, которые нарушаются у пациентов с СМА 5q [6].
Гомозиготные делеции экзонов 7 и 8 гена SMN1 являются причиной СМА в 94—96 % случаев [8]. Наиболее распространена частичная делеция размером 6,3 т.п.н., включающая всю последовательность гена. Встречаются изолированные делеции экзона 7 протяженностью 1,9 т.п.н., ограниченные фланкирующими его интро-нами. Также делеции могут иметь большую протяженность и затрагивать соседние гены NAIP, GTF2H2A и SERFM. В 3—6 % случаев СМА встречаются компаунд-гетерозиготы по делеции и малой мутации (миссенс, нонсенс либо малой делеции/инсерции) [9]. В литературе описаны единичные случаи СМА, вызванные биал-лельными малыми вариантами [10].
Локус СМА представлен прямой дупликацией размером до 500 т.п.н., содержащей 4 гена: SMN (белок выживаемости мотонейронов), NAIP (белок — инги-
SMN1
SMN2
Экзон6/ Exon 6
Пре-мРНК / Pre-mRNA
Экзон7/ Exon 7
Экзон8/ Exon 8
Экзон 6 / Exon 6
Экзон 7 / Exon 7
Экзон 8 / Exon 8
Сплайсинг / Splicing
мРНК / mRNA
Трансляция / Translation
Белок / Protein
Нормальный уровень белка SMN / Normal SMN protein level
1
* X « X * *
Низкий уровень белка SMN / Low SMN protein level
Рис. 1. Различия транскриптов генов SMN1 и SMN2 с последующим влиянием на белок. Экзон 7 гена SMN1 содержит цитозин в положении с.840, что приводит к правильному сплайсингу и образованию полноразмерного функционального белка SMN. Замена c.840C>T экзона 7 гена SMN2 создает новый сайт сплайсинга, вырезает 7экзон из пре-мРНК, что приводит к неполноразмерному нефункциональному белку SMN Fig. 1. Differences in the transcripts of the SMN1 and SMN2 genes with subsequent effects on the protein. Exon 7 of the SMN1 gene contains cytosine at position c.840, which leads to proper splicing and formation of a full-sized functional SMN protein. Replacing c.840C>T exon 7 of the SMN2 gene creates a new splicing site, cuts out the 7exon from thepre-mRNA, which leads to an incomplete non-functional SMN protein
Рис. 2. Строение локуса SMN. Гены SMN1 и SMN2 располагаются на карте примерно на расстоянии 848т.п.н. друг от друг и имеют одинаковую ориентацию. Примерно на 6,5 т.п.н. выше SMN2находится SERF1B, а на 16,4 т.п.о. ниже SMN2располагается псевдоген NAIP, содержащий экзоны 6—17(экзоны Ensembl от ENSE00003489009 до ENSE00003505062). Ген GTF2H2B находится на 338 т.п.н. ниже SMN2, за ним следует второй псевдоген NAIP, содержащий экзон 3 (экзон Ensembl ENSE00003668305) и экзоны 6—9 (экзоны Ensembl ENSE00003489009 по ENSE00002219419). На 6,5т.п.н. выше от SMN1 расположен SERF1A, и на 16,4 т.п.н ниже находится NAIP, на 80т.п.о. ниже SMN1 следует GTF2H2A, за которым определяется псевдоген NAIP, который содержит экзоны 6—13 (экзоны Ensembl от ENSE00003489009 до ENSE00003590701). Также определены 4 копии псевдогена GUSBP3 (глюкуронидаза, бета-псевдоген 3), содержащие различные комбинации экзонов и в разной ориентации
Fig. 2. The structure of the SMN locus. The SMN1 and SMN2 genes are located on the map at a distance of approximately 848kb from each other and have the same orientation. Approximately 6.5kb above SMN2 is the SERF1B, and 16.4kb below SMN2 is the NAIPpseudogene containing exons 6—17(Ensembl exons from ENSE00003489009 to ENSE00003505062). The GTF2H2B gene is 338 kb lower than SMN2, followed by the second the pseudogene NAIP, containing exon 3 (exon Ensembl ENSE00003668305) and exons 6-9 (exons Ensembl ENSE00003489009 by ENSE00002219419). By 6.5 kb above SMN1 is the SERF1A and 16.4 kb below is the NAIP, 80 kb below SMN1 is the GTF2H2A, followed by the pseudogene NAIP, which contains exons 6-13 (Ensem -bl exons from ENSE00003489009 to ENSE00003590701). There are also 4 copies of GUSBP3 (glucuronidase, beta-pseudogen 3) pseudogene containing various combinations of exons and in different orientations
битор апоптоза нейронов), GTF2H2A (общий транскрипционный фактор 11Н, р44), SERF1A (малый EDRK-богатый фактор 1А, H4F5A). Центромерные копии генов либо идентичны своему гену-партнеру (SERF1B), либо являются псевдогенами (WGTF2H2B, ¥NAIPA5) [9]. С. Ruhno и соавт. (2019) предложили карту региона СМА (рис. 2). Локус 5q13 является нестабильным регионом, состоящим из повторяющихся последовательностей, псевдогенов, ретротранспозонов; как следствие, нет согласованных карт локуса СМА. Перестройки региона происходят в результате неравного кроссинговера между повторяющимися элементами в процессе мейоза, что приводит к делециям, дупликациям разной протяженности и генным конверсиям [11].
Наличие Аи-повторов в интронах 6 и 7 генов SMN приводит к возникновению частичных делеций SMN1
или SMN2 в результате неаллельной гомологичной рекомбинации, затрагивающих только последовательность экзона 7. Элементы Alu являются короткими диспергированными повторами (SINEs) и имеют длину около 300 пар оснований. Предполагаемым механизмом Alu-опосредованной делеции служит негомологичное соединение концов при репарации двунитевых разрывов в ДНК. Alu-повторы формируют структуры по типу петли, включающие интронные и/или экзонные последовательности, подвергающиеся выпадению вследствие сближения 5'- и З'-сайтов сплайсинга [12, 13]. Alu-повторы находятся и в других интрон-ных областях, что обусловливает формирование более редких вариантов перестроек: SMNldel ex 5—6 [14], SMNldel ex 2a-5 [15], SMNldel ex 1-6 [16], SMNldel ex 8 [9, 17] (рис. 3). До сих пор ведутся споры о патоген-
Экзон1 /
= = = = Exon 1
« < <
ООО О О О ОООО ОО О ООО ОО О ОООО ООО оо
Экзон 2А / Экзон 2B / Экзон 4 / Экзон 5 /
Exon 2А = Exon 2B Exon 4 Exon 5
—о о о о э ^ о cm^-kix^ оо | ^ в в I I I ^
lie 1 1 Экзон 3 / < «
Exon 3
Экзон7 /
в в в в Exon 7 = =
с < < <.
I I О О О О О О ООО ООО о
Экзон 6 / < t < < < Экзон 8 /
Exon 6 Exon 8
Рис. 3. SMN1, обогащенный Alu-повторами. Alu-повторырасполагаются во всех интронах гена SMN1 Fig. 3. The SMN1 enriched with Alu repeats. Alu repeats are located in all introns of the SMN1 gene
Рис. 4. Генная конверсия: а — аллельная: один аллель гена заменяет другой аллель этого же гена; б — неаллельная: аллель одного гена заменяется аллелем другого гена
Fig. 4. Gene conversion: a — allelic: one allele of a gene replaces another allele of the same gene; б — non-allelic: an allele of one gene is replaced by an allele of another gene
ности изолированном делеции экзона 8, так как он не кодирует последовательность белка SMN. Однако показано, что изолированные делеции экзона 8 могут влиять на стабильность мРНК SMN1, а также на посттранскрипционную регуляцию генов [9].
К изменению числа копий генов SMN1 и SMN2 может приводить генная конверсия. Генная конверсия осуществляется путем переноса последовательности гена SMN1 в высокогомологичный участок псевдогена SMN2. В результате конверсии происходит потеря гена SMN1, а новый ген SMN2 примыкает к функциональному гену NAIP вместо соседства с псевдогеном NAIP del ex 5 [18]. В основе генной конверсии лежит процесс репарации молекулы ДНК по механизму гомологичной рекомбинации. Когда в ходе гомологичной рекомбинации происходит комплементарное спаривание между 2 гомологичными последовательностями, в местах несоответствия 2 цепочек образуется гетеродуплекс, что запускает активацию репарации неспаренных оснований. Эта система и корректирует одну цепочку по матрице другой как по образцу (рис. 4).
Также причиной СМА 5q является формирование химерных генов SMN1/2. Гибридные варианты SMN представлены гомозиготной делецией 7-го экзона и гетерозиготной делецией 8-го экзона гена SMN1, а также реципрокным увеличением числа копий SMN2. Механизмом формирования гибридных генов SMN1/2, вероятно, являются Alu-обусловленные неаллельные гомологичные рекомбинации в локусе SMN, внутри-хромосомная делеция с последующим слиянием 5'-кон-ца гена SMN2 и З'-конца SMN1, частичная конверсия SMN1 в SMN2, при которой происходит слияние фланкирующих регионов 8-го экзона гена SMN1 и 7-го экзона гена SMN2 [12].
Клиническая классификация
Клиническая классификация проксимальной СМА 5q основывается на возрасте дебюта и двигательных навыках пациента исходя из критериев, разработанных Европейским консорциумом по изучению нервно-мышечных заболеваний. Выделяют 0, I, II, III, IV типы СМА 5q. В настоящее время в связи с появлением терапии предложена другая клиническая классификация
СМА с разделением пациентов на «не сидящие», «сидящие» и «ходячие» в зависимости от их фактического функционального состояния [13]. Предполагается обратная корреляция между числом копий SMN2 и тяжестью болезни. Корреляция не является абсолютной. В литературе описаны пациенты с дискордантными состояниями [19—22].
Модифицирующие факторы
Модификаторы СМА 5q — это факторы генетической и экзогенной природы, влияющие напрямую или опосредованно на возраст дебюта, развитие клинической картины и тяжесть течения болезни.
Описаны редкие семейные случаи дискордантной клиники у сибсов с гомозиготной делецией SMN1 и одинаковым числом копий SMN2, что позволяет предположить наличие модифицирующих факторов, не затрагивающих SMN1 и SMN2 [23]. Модификаторы разделяют на 2 группы: влияющие на уровень белка SMN (см. таблицу) и не оказывающие влияния на количество белка SMN.
Основным модифицирующим фактором СМА 5q является число копий гена SMN2 [19]. Несмотря на вариант с.840С>Т в экзоне 7 SMN2, ген способен продуцировать до 10 % мРНК нормальной длины (FL-SMN). Примерно 80 % людей в популяции имеют 1—2 копии SMN2. У 5—10 % здоровых людей обнаружены делеции гена SMN2 в гомозиготном состоянии. У пациентов со СМА 5q число копий гена SMN2 может варьировать от 1 до 6. Прослеживается обратная корреляция между числом копий SMN2 и тяжестью болезни. Чем больше число копий гена SMN2, тем выше экспрессия полноценного белка SMN и тем мягче фенотип заболевания. Однако корреляция не является абсолютной. В литературе описаны пациенты, имеющие более легкий или более тяжелый фенотип с одинаковым числом копий [20-22].
По данным литературы, 38,3 % пациентов с СМА типа Ша, 60,8 % пациентов с СМА типа ШЬ и 75 % пациентов с СМА типа IV несут 4 копии SMN2 [20-22]. Эти данные обеспечивают статистическую значимость корреляции >4 копий SMN2 со СМА типа ШЬ по сравнению с <3 копий SMN2 со СМА типа Ша. Число
б
а
РО
Факторы, модифицирующие течение спинальной мышечной атрофии 5q о Factors modifying the course of spinal muscular atrophy 5q
Группа факторов Group of factors Название фактора Name of the factor
Факторы, влияющие на уровень белка SMN Factors affecting SMN protein levels
Число копий гена SMN2 Number of copies of the SMN2 gene SMN2
Точка-модификатор Modifier point a859G>C SMN2
Ацетилирование гистонов и метилирование Histone acetylation and methylation CpG-островки промотора SMN2 CpG islands of the SMN2 promoter
Сплайсинг-регулирующие факторы Splicing-regulatory factors Tra2p (бета-гомолог белка трансформатора-2) Tra2p (transformer 2 beta homolog) hnRNPAl (гетерогенный ядерный рибонуклеопротеин А1) hnRNPAl (heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A1) CREB1 (белок 1, связывающий чувствительный к цАМФ элемент) CREB1 (cAMP responsive element binding protein 1)
Факторы, регулирующие транскрипцию Factors regulating transcription IRF-1 (регуляторный фактор интерферона 1) IRF-1 (interferon regulatory factor 1) PRL (пролактин) PRL (prolactin) STAT5 (преобразователь сигнала и активатор транскрипции 5) STAT5 (signal transducer and activator of transcription 5)
Факторы, стабилизирующие мРНК Factors stabilizing mRNA U1A (сплайсосомный белок U1A) U1A (spliceosomal protein) HuR/p38 (Hu антиген R, ELAV-подобный РНК-связывающий белок) HuR/p38 (Hu antigen R, ELAV-like RNA-binding protein)
Факторы, влияющие на посттрансляционную модификацию Factors influencing post-translational modification PKA (протеинкиназа альфа) PKA (protein kinase A) GSK3 (киназа гликогенсинтазы-3) GSK3 (glycogen synthase kinase-3) Голодание Starvation
Экзогенные факторы Exogenous factors Гипоксия Hypoxia Оксидативный стресс Oxidative stress
Факторы, не влияющие на уровень белка SMN Factors that do not affect the SMN protein level
PLS3 (пластин 3) PLS3 (plastin 3)
ACTN (актин) ACTN (actin)
Модификаторы, влияющие на динамику цитоскелета и F-актина Modifiers affecting the dynamics of the cytoskeleton and F-actin ProA/Rho kinase (трансформирующая протеин ProA/Rho-ассоцированная протеинкиназа) Pro A/Rho kinase (protein transforming ProA/Rho associated protein kinase) CORO1C (коронин 1C) CORO1C (koronin 1C) NCALD (нейрокальцин дельта) NCALC (neurocalcin delta) CHP1 (кальцийневриноподобный белок) CHP1 (calcineurin like EF-hand protein 1)
Нервно-мышечные БОЛЕЗНИ
Лекции и обзоры | Lectures and reviews Neuromuscular DISEASES
m
Окончание табл. 1
End of table 1 g
Группа факторов Group of factors Название фактора
SLC23A2 (котранспортер натрия аскорбата) SLC23A2 (sodium ascorbate cotransporter)
Метилирование ДНК DNA methylation SMRT (медиатор молчания для ретиноидов и рецепторов гормонов щитовидной железы) SMART (silent mediator for retinoids and thyroid hormone receptors)
DYNC1H1 (тяжелая цепь 1 цитоплазматического динеина 1) DYNC1H1 (dynein cytoplasmic 1 heavy chain 1)
Ингибитор апоптоза моторных нейронов Inhibitor of motor neuron apoptosis NAIP (белок — ингибитор апоптоза нейронов) NAIP (neuronal apoptosis inhibitor protein)
Агрегация белка SMN SMN protein aggregation SERF1A (малый EDRK-богатый фактор 1A, H4F5A) SERF1A (small EDRC-rich factor 1A, H4F5A)
Делеция гена Gene deletion GTF2H2A (общий транскрипционный фактор IIH, p44) GTF2H2A (general transcription factor II, p44)
Точечные мутации Point mutations TLL2 (толлоидоподобный белок 2) TLL2 (tolloid-like protein 2)
копий гена SMN2 >5 определяется у пациентов с очень легким течением СМА 5q. Важно отметить, что даже при наличии 6 копий SMN2 все же могут возникать легкие симптомы болезни. Тем не менее, несмотря на достоверную обратную корреляцию, для каждого из клинических типов СМА 5q описаны пациенты с разным числом копий. Среди детей со СМА 5q типа I встречаются пациенты, имеющие 3 и даже 4 копии гена SMN2, а при типе III — пациенты с 2 копиями. Очевидно, существуют другие модифицирующие факторы, как связанные со структурой SMN2, такие как размер делеции и молекулярные перестройки, приводящие к неполным генам SMN2, которые не определяются при стандартном анализе [19], так и не связанные с ним.
Показано, что пациенты с химерным геном SMN1— SMN2 (п = 28) имели более легкое течение болезни по сравнению с пациентами с таким же числом копий SMN2. Ни один из пациентов со СМА типа II и III на фоне 3- или 4-копийного гена SMN2 с химерным геном SMN1—SMN2 не нуждался в респираторной поддержке (средний возраст — 29 лет, медиана — 9 лет, диапазон — 2—69 лет), в отличие от 20 % (п = 24) пациентов без химерного гена с типом II и III и числом копий SMN2 3 или 4 (начало вентиляции: средний возраст 21 год, медиана — 14 лет, диапазон — 2—62 года) [24].
Не только число копий гена SMN2, но и его нуклео-тидный состав может влиять на количество полноразмерного белка, получаемого с этого гена. Определено модифицирующее влияние замены с.859G>C SMN2 с образованием нового энхансер-связывающего сайта сплайсинга с последующим включением экзона 7 в транскрипт гена SMN2. Данный вариант приводит
к увеличению количества FL-SMN [25—27]. Отмечается более мягкий фенотип СМА у пациентов c вариантом c.859G>C в гене SMN2. Обследуемые с вариантом c.859G>C в обеих копиях SMN2 имели более мягкий фенотип, чем пациенты, несущие вариант только в 1 копии [28]. Описаны пациенты с комплексным аллелем, образованным 2 гаплотипами SMN2-859C в цис-положении. Варианты в интроне 6 (SMN2 c.835-44G>A) [13] и в интроне 7 (SMN2 c.888+100A>G) гена SMN2, возникающие в результате генной конверсии [9], могут также влиять на включение экзона 7 в сплай-сированные мРНК SMN. Наличие паралогичных структурных вариантов (ПСВ) позволяет продуцировать большее количество белка SMN, чем ожидалось. Пациенты со СМА, имеющие ПСВ, имеют более мягкие клинические фенотипы. Вариант rs212216 был обнаружен у 6 пациентов с легким течением болезни и не обнаружен у пациентов с тяжелым течением заболевания [11]. Напротив, вариант c.863G>T нарушал сайт усиления экзонного сплайсинга для TRA2-P1 в эк-зоне 7 гена SMN1 у 3 пациентов с разными фенотипами и вызывал пропуск экзона 7 [29].
На уровень полноценного FL-SMN2 могут влиять эпигенетические факторы, включая ацетилирование гистонов и метилирование CpG-островков в промоторе SMN2, которое снижает уровень экспрессии гена SMN2. Ингибиторы гистондеацетилазы (HDACi), такие как короткоцепочечные жирные кислоты, бутират натрия и фенилбутират, гидроксамовые кислоты LBH589, SAHA, TSA, JNJ-26481585 и бензамид M344, повышают уровень мРНК SMNи белка in vitro [30].
Большинство модифицирующих факторов, влияющих на уровень белка SMN, но не связанных с геном
^ SMN2, были обнаружены с помощью транскриптомно-^ го анализа у пациентов с делецией SMN1, одинаковым £ числом копий SMN2, но с разной тяжестью СМА 5q. р К сплайсинг-регулирующим факторам относятся
Тга2р (бета-гомолог белка трансформатора-2), hnRNPA1 (гетерогенный ядерный рибонуклеопротеин А1). Ген TRA2-в1 кодирует ядерный белок, который функционирует как специфичный к последовательности серин/аргининовый фактор сплайсинга, участвует в процессинге мРНК, паттернах сплайсинга и экспрессии генов, увеличивает включение экзона 7 в транскрипт, снижает вероятность экзон-скиппинга [31]. Гетерогенный ядерный рибонуклеопротеин А1 hnRNPA1, кодируемый геном HNRNPA1, является одним из распространенных коровых белков комплексов hnRNP, участвует в регуляции альтернативного сплайсинга, упаковке только что синтезированных транскриптов, транспорте молекулы мРНК и их локальной трансляции, регуляции стабильности мРНК, активации или репрессии трансляции, ингибирует включение 7 экзо-на в транскрипт SMN [32].
Факторы, регулирующие транскрипцию: CREB1 (белок 1, связывающий чувствительный к цАМФ элемент), IRF-1 (регуляторный фактор интерферона 1), PRL (пролактин), STAT5 (преобразователь сигнала и активатор транскрипции 5). Ген CREB1 является членом семейства ДНК-связывающих белков лейциновой молнии. Белок индуцирует транскрипцию генов в ответ на гормональную стимуляцию пути цАМФ. В отношении белка SMN увеличивает его транскрипцию [33]. IRF-1 действует как транскрипционный активатор или репрес-сор генов-мишеней. IRF-1 регулирует экспрессию генов-мишеней путем связывания с интерферон-стимулируе-мым ответным элементом в их промоторах [34]. PRL повышает уровень SMN через активацию пути «сигнальный преобразователь и активатор транскрипции STAT5». Пролактин повышает уровни белка SMN в культивируемых нейронных клетках человека и мыши. Введение STAT5-специфической мРНК блокирует эффект про-лактина. Следовательно, индуцированное пролактином транскрипционное повышение уровня SMN опосредовано активацией STAT5. STAT5 взаимодействует с сайтом связывания в промоторе SMN2 и стимулирует его транскрипцию. Конститутивная экспрессия STAT5 (путем трансфекции Stat5A1*6) увеличивает количество клеток с SMN в ядре и длину аксонов в двигательных нейронах [35, 36].
Факторы, стабилизирующие мРНК: (сплай-сосомный белок и!Л), HuR/p38 (Ни антиген R, ELAV-подобный РНК-связывающий белок). В цитоплазме клеток SMN связывается с 7 белками Sm (Sm В/В', D1, D2, D3, Е, F и G) и собирает их в гептамерное кольцо на мяРНК. После сборки кора Sm новые мяРНП импортируются в ядро и направляются в тельца Кахаля, где собираются с несколькими дополнительными мяРНП-специфическими белками. После дальнейшего
созревания мяРНП могут функционировать при сплайсинге пре-мРНК. U1A связывается напрямую, с высокой аффинностью и специфичностью с 3'-UTR SMN, прилегающим к сайту полиаденилирования. Экспрессия U1A в избытке вызывает ингибирование полиаденилирования SMN и снижает уровни белка SMN [37, 38]. Антиген R (HuR) является ARE-связывающим белком (AREBP), который повышает стабильность мРНК SMN. Активация пути р38 посредством обработки анизоми-зином in vitro индуцирует транслокацию HuR из ядра в цитоплазму, где он связывается с мРНК SMN, что приводит к более высокой экспрессии белка SMN [39].
Факторы, влияющие на посттрансляционную модификацию: PKA (протеин киназа альфа), GSK3 (ки-наза гликогенсинтазы-3). Активация PKA ингибирует деградацию SMN [40]. Инактивация GSK3 уменьшает фосфорилирование SMN и повышает стабильность белка. BIP-135 избирательно ингибирует изоформу GSK3P, увеличивает уровень SMN в фибробластах, играет окислительно-протективную роль, как показано в исследовании N.R. Makhortova и соавт. (2011), в культивируемых кортикальных нейронах, незначительно увеличивает продолжительность жизни мышиной модели с тяжелой формой SMNA 7 [41, 42].
Также изучено влияние экзогенных факторов на уровень белка SMN, таких как голодание, гипоксия, оксидативный стресс. Голодание снижает вероятность сплайсинга в гене SMN1 у мышей с СМА, замедляет анаболические процессы, снижает выживаемость мышей [43]. Гипоксия снижает уровень FL-SMN2. В соответствии с наблюдениями T.W Bebee и соавт. (2012) респираторное вмешательство показало значительное улучшение у мышей со СМА [44]. Возможными механизмами являются окислительный стресс, деградация протеасом, увеличенные аберрантно сплайсированные транскрипты, которые в совокупности могут вызвать быструю смерть пациентов со СМА 5q типа I или у тяжело пораженных мышей [45, 46].
Описано достаточное количество факторов, не влияющих на уровень белка SMN. В последнее время интерес прикован к ряду белков, улучшающих процесс эндоцитоза в синапсах, так как недавно было установлено, что именно нарушение эндоцитоза является одним из ключевых механизмов патогенеза СМА 5q. Эти белки представлены пластином 3 (PLS3), коронином 1С (CORO1C), нейрокальцином дельта (NCALD) и кальцийневриноподобным белком (CHP1).
Модификаторы, влияющие на динамику цитоске-лета и F-актина: PLS3 (пластин 3), ACTN (актин), ProA/Rho kinase (трансформирующая протеин ProA/ Rho-ассоциированная протеинкиназа), CORO1C (ко-ронин 1С), NCALD (нейрокальцин дельта), CHP1 (кальцийневриноподобный белок). SMN-истощенные клетки демонстрируют пониженное количество F-актина, что может быть связано с нарушением транспорта мРНК р-актина вдоль аксонов. Динамика
F-актина важна во многих клеточных процессах, включая развитие аксонов, клеточную полярность, миграцию, перенос везикул и эндоцитоз.
Ген PLS3 картирован на Х-хромосоме и является специфическим для пола защитным модификатором. Пластин 3 сверхэкспрессируется в лимфобластах женщин со СМА 5q. PLS3 представляет собой Ca2+-зависимый белок, связывающий F-актин и влияющий на соотношение G/F-актин [47]. В настоящее время неясно, почему повышенная экспрессия PLS3 обнаруживается у одних женщин в большей степени, чем у других. Кроме того, существуют исключительные случаи сверхэкспрессии PLS3 у мужчин, которые, скорее всего, обоснованы действием других модифицирующих факторов. При изучении семей с дискордантными братьями и сестрами было обнаружено, что уровни мРНК PLS3 выше у женщин с более легкой СМА 5q, чем у братьев и сестер с более тяжелой клиникой. Сверхэкспрессия PLS3, белка, связывающего F-актин, защищает от СМА у людей, мышей, рыбок данио, мух и нематод [48, 49]. Сверхэкспрессия трансгенного ал-леля PLS3 привела к выживанию более 250 дней у 60 % мышей [50]. Актин (ACTN) играет роль в важных клеточных процессах, таких как цитокинез, миграция и адгезия, участвует в формировании синапсов. Актин конкурирует с кальмодулином за связывание и дальнейшую нацеленность и стабилизацию экспрессии Са2+-канала L-типа на поверхности мембраны первичных нейронов гиппокампа. Нарушение регуляции этого взаимодействия приводит к перегрузке кальцием и запускает Са2+-зависимый эндоцитоз. Ингибирова-ние пути ROCK (ProA/Rho kinase) путем лечения фа-судилом (одобрено FDA) и Y-27632 приводит к значительному увеличению выживаемости мышей Smn2B. Наблюдается увеличение размера миофибрилл, связанное со снижением экспрессии миогенина [51—54]. Последние данные показали, что CORO1C также участвует в эндоцитозе и имеет второй сайт связывания актина, который обеспечивает кооперативное связывание с F-актином. Наличие более чем 1 сайта связывания F-актина позволяет CORO1C действовать как белок, связывающий F-актин, подобно PLS3. По результатам исследований S. Hosseinibarkooie и соавт. (2016), сверхэкспрессия CORO1C, а также PLS3 способна восстановить эндоцитоз в клетках у рыбок данио с нокаутом SMN [47]. В ходе многочисленных экспериментов in vitro и in vivo L. Torres-Benito и соавт. (2019) продемонстрировали, что снижение NCALD восстанавливает нарушенный эндоцитоз при СМА. Нейрокаль-цин дельта представляет собой Са2+-зависимый негативный регулятор эндоцитоза, так как нокдаун NCALD улучшает эндоцитоз в моделях СМА 5q и фармакологически индуцированные дефекты эндоцитоза у рыбок данио. Таким образом, аналогично генетически индуцированному снижению NCALD однократная инъекция NCALD ASO3 внутривенно снижает количество
NCALD, особенно в наиболее критический период развития и созревания нервно-мышечного соединения, > способствует эндоцитозу синаптических пузырьков £ и нейротрансмиссии [55]. CHP1 является ингибитором g кальцинейрина, который дефосфорилирует (приводит в неактивное состояние) белки, участвующие в эндо-цитозе. Уровень CHP1 был повышен в спинном и головном мозге мышей со СМА с тяжелым поражением (Smnko/ko; SMN2tg/0) по сравнению с гетерозиготными мышами co СМА. Нокдаун CHP1 привел к увеличению длины нейритов и полному восстановлению до контрольных уровней. Вместо этого сверхэкспрессия CHP1-GFP приводила к более коротким нейритам. Как показали E. Janzen и соавт. (2018), снижение CHP1 улучшает аксональный фенотип CMA не только in vitro, но и in vivo на модели рыбок данио co СМА [56].
Особый интерес представляет метилирование ДНК как наиболее стабильная модификация, изменяющая характер экспрессии генов. Исследователи провели анализ метилирования всего генома и выявили около 40 сайтов CpG, связанных с генами, которые значительно различаются по метилированию у пациентов со СМА и у здоровых людей того же возраста. Уровень метилирования 2 сайтов: CpG1 и CpG4 в 5' UTR SLC23A2 (член 2 семейства 23 переносчиков растворенных веществ) был снижен на 14—17 % у пациентов со СМА 5q III—IV типа по сравнению с пациентами со СМА I типа. Кроме того, только у мужчин со СМА 5q уровень метилирования мишени CpG2 и близлежащих участков CpG1 был ниже на 19—22 % у пациентов со СМА 5q III—IV типа по сравнению с пациентами со СМА I типа. Ген SLC23A2 кодирует белок SLC23A2, котранспортер натрия аскорбата, который обеспечивает высокую концентрацию аскорбата в центральной нервной системе. Аскорбат выполняет функции, критически важные для центральной нервной системы: антиоксидантную защиту, амидирование пептидов, образование миелина, синаптическое потенцирование и защиту от токсичности глутамата. Следовательно, более низкие уровни метилирования могут свидетельствовать о более высоком уровне экспрессии SLC23A2. Сравнение между пациентами мужского пола со СМА 5q III—IV и I типа продемонстрировало 16 % снижение уровней метилирования сайта-мишени CpG4, принадлежащего 5'UTR NCOR2 (корепрессор 2 ядерных рецепторов). Ген NCOR2 играет важную роль в регуляции транскрипции, кодирует белок SMRT (медиатор молчания для ретиноидов и рецепторов гормонов щитовидной железы). SMRT вместе с белком NCOR1 образует сердцевину многосубъединичных комплексов, которые содержат 1 из 3 разных классов гистоновых деацетилаз (HDAC) и репрессируют транскрипцию разных генов [57]. Согласно базам данных генома человека, ген DYNC1H1 (тяжелая цепь 1 цитоплазмати-ческого динеина 1), состоящий из 78 экзонов, имеет 2 значимых CpG-островка: в его промоторной области
jj и в области экзонов 36 и 37. CpG-островки, встречаю-^ щиеся в большинстве промоторов, должны быть неме-£ тилированными для связывания факторов транскрипции g и РНК-полимеразы II, тогда как CpG-островки внутри генных тел должны быть метилированы для предотвращения такого несанкционированного связывания. Тяжелые фенотипы СMA 5q, связанные с более низкими уровнями метилирования экзона 37 гена DYNC1H1, указывают на то, что даже небольшое отклонение от гипер-метилированного состояния тела гена может иметь существенные последствия. Было показано, что а-моторные нейроны особенно чувствительны к нарушению функции динеина, которая частично кодируется геном DYNC1H1. Такое специфическое повреждение а-моторных нейронов, вызванное отсутствием действия динеина, аналогично эффекту дефицита SMN, приводящему к СMA 5q. Нарушение способности динеина к полному ретроградному аксональному транспорту, по-видимому, является основной причиной повышенной чувствительности двигательных нейронов к нарушению функции динеина [58].
Данные литературы указывают на модифицирующее действие гена NAIP как ингибитора апоптоза моторных нейронов и гена SERF1A, который может регулировать агрегацию белка SMN. Делеция гена SERF1A была обнаружена у всех пациентов со СМА 5q типа I, у 50 % пациентов с типом II и у 31 % пациентов с типом III. Одна копия SERF1A определена в 60 % случаев СМА 5q типа I, две копии — у пациентов со СМА типа II и III. Уровни экспрессии генов SERF1A и NAIP были ниже у пациентов со СМА типа I [59]. Наблюдалась значительная разница между контрольной группой и группой пациентов с делецией NAIP (р = 0,0095) и делецией GTF2H2 (р = 0,0049), но не было обнаружено существенной разницы между подтипами СMA. В исследовании корреляции генотип-фенотип, проведенном на Кипре, было подчеркнуто, что гомозиготная делеция NAIP и GTF2H2 может вызвать тяжелый фенотип у пациентов со СМА 5q [60].
Полноэкзомное секвенирование дискордантной семьи со СМА 5q выявило варианты нуклеотидной последовательности в гене TLL2 (толлоидоподобный белок 2) у братьев и сестер с более мягким фенотипом. TLL2 кодирует протеиназу семейства белков BMP-1/TLD и способен активировать миостатин (MSTN; фактор дифференцировки роста 8), который ингибирует рост скелетных мышц. Предполагается, что точечные мутации TLL2 снижают активацию MSTN. Ингибиторы MSTN (такие как SRK-015) показали терапевтический эффект у J. Jiang и соавт. (2019) на моделях СМА на мышах и в настоящее время проходят клинические испытания у пациентов со СМА 5q [61].
Таким образом, на тяжесть клинической картины могут влиять факторы, изменяющие экспрессию белка SMN. К ним относятся количество копий гена SMN2, точки-модификаторы, факторы, регулирующие транскрипцию, стабилизирующие мРНК, влияющие на пост-
трансляционную модификацию, экзогенные факторы. Факторы, не влияющие на белок: модификаторы, изменяющие динамику цитоскелета и F-актина, метилирование ДНК, делеции других генов, расположенных в локусе SMN.
Медикаментозная терапия СМА 5q
Знание молекулярных основ патогенеза CMA позволило исследователям разработать 2 подхода к терапии: этиотропная генная терапия и патогенетическая терапия с помощью модификаторов сплайсинга гена SMN2, увеличивающих экспрессию полноразмерного функционального белка.
Препарат онасемноген абепарвовек содержит трансген, представляющий собой полную копию стабильного функционирующего гена SMN1 человека, который комбинируют с гибридным энхансером ци-томегаловируса и промотором р-актина птиц, обеспечивающими непрерывную и стабильную экспрессию гена SMN1. Для доставки генной конструкции используют аденоассоциированный вирусный вектор серо-типа 9 (ААВ9), способный проникать через гемато-энцефалический барьер и обладающий тропизмом к нейронам. ААВ9 — нереплицирующийся вирус, поэтому он не интегрирует и не модифицирует ДНК пациента. Попадая в ядро, трансген, сворачиваясь, образует кольцевую эписому.
Препарат нусинерсен основан на работе антисмыслового олигонуклеотида, который связывается со специфической последовательностью незрелой мРНК гена SMN2, что приводит к включению экзона 7 в мРНК. Молекула SMN2 с экзоном 7 является стабильной и может практически в полном объеме выполнять функции SMN1.
Рисдиплам представляет собой модификатор сплайсинга пре-мРНК гена выживаемости двигательных нейронов SMN2 и направлен на включение экзона 7 в транскрипт мРНК, что приводит к образованию функционального и стабильного белка SMN. Рисдиплам является первым пероральным препаратом в терапии СМА, проникает через гематоэнцефалический барьер, противопоказан во время беременности.
Кроме этиотропной и патогенетической терапии активно исследуются и другие подходы.
Клеточная терапия направлена на повышение мышечной массы и улучшение моторных функций пациентов со СМА. Наиболее перспективными являются ингибиторы миостатина и активаторы тропонина скелетных мышц (FSTA). Миостатин является одним из соединений, трансформирующих фактор роста TGFp, которые подавляют избыточный рост мышц и экспрессируются в основном в скелетных мышцах. Применение ингибитора миостатина SRK-015 у мышей с моделью СМА улучшало функцию мышц и повышало их массу. Соединение FSTA, например СК-2127107, замедляет высвобождение ионов кальция, что приводит
к повышению сократимости мышечных волокон и мышечной функции. Проведены клинические испытания фазы I на здоровых добровольцах. В настоящее время проводится фаза II двойного слепого плацебоконтроли-руемого исследования фармакодинамического эффекта CK-2127107 на функцию скелетных мышц и утомляемость у пациентов со СМA типов II-IV [62].
Системное введение пролактина мышам индуцировало экспрессию SMN в головном и спинном мозге, улучшало двигательную функцию и повышало выживаемость в модели тяжелой СМА на мышах. Полученные данные позволили рассматривать пролактин в качестве потенциальной лекарственной субстанции для лечения больных СМА.
Активация пути p38 MAPK индуцирует экспрессию SMN за счет запуска HuR-опосредованной стабилизации мРНК SMN, увеличивает пул транскриптов, доступных для трансляции, тем самым повышая уровни функциональных белков SMN. Целекоксиб способен преодолевать гематоэнцефалический барьер. Чтобы исследовать потенциальную роль целекоксиба в регуляции экспрессии гена SMN in vitro, клетки NT2, MN-1 вместе с фибробластами пациентов со СМА I типа обрабатывали целекоксибом (5 нМ) в течение 24 ч, а затем собирали для вестерн-блоттинга. Было обнаружено, что уровни белка SMN повышались во всех
клеточных линиях при обработке целекоксибом. Результаты работы Е Farooq и соавт. (2013) показывают, что низкие дозы целекоксиба увеличивают уровни белка SMN в линиях нервных клеток человека и мыши, а также в фибробластах пациентов со СМА [63].
Заключение
Введение в России с 2023 г. расширенного неона-тального скрининга поставило проблемы выбора терапевтической стратегии для бессимптомных детей. Согласно клиническим рекомендациям, у новорожденных, имеющих 4 и более копий гена SMN2, необходимо ждать появления первых симптомов для начала терапии, хотя у пациентов с 4 копиями SMN2 может наблюдаться любой тип СМА 5q.
Изучение модифицирующих факторов СМА, связанных с нуклеотидной структурой гена SMN2, является необходимым диагностическим шагом для назначения своевременного лечения препаратами этиотропной или патогенетической терапии. С другой стороны, идентификация модификаторов открывает новые перспективы для развития терапии СМА 5q. Изучение факторов, влияющих на уровень протеина SMN и не связанных с геном SMN2, важно для поиска лекарственных веществ, дополняющих препараты патогенетической и этиотропной терапии.
ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES
1. Tisdale S., Pellizzoni L. Disease mechanisms and therapeutic approaches in spinal muscular atrophy. J Neurosci 2015;35(23):8691-700. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0417-15.2015
2. Ogino S., Leonard D.G., Rennert H. et al. Genetic risk assessment in carrier testing for spinal muscular atrophy. Am J Med Genet 2002;110:301-7. DOI: 10.1002/ajmg.10425
3. Prior T.W., Snyder P.J., Rink B.D. et al. Newborn and carrier screening for spinal muscular atrophy. Am J Med Genet A 2010; 152A:1605-7. DOI: 10.1002/ajmg.a.33474
4. Zabnenkova V.V., Dadali E.L., Spiridonova M.G. et al. Spinal muscular atrophy carrier frequency in Russian Federation. ASHG 2016;2476. DOI: 10.13140/RG.2.2.16245.60642
5. Sugarman E.A., Nagan N., Zhu H. et al. Pan-ethnic carrier screening and prenatal diagnosis for spinal muscular atrophy: Clinical laboratory analysis of >72400 specimens. Eur J Hum Genet 2012;20:27-32. DOI: 10.1038/ejhg.2011.134
6. Chaytow H., Huang YT., Gillingwater T.H., Faller K.M.E. The role of survival motor neuron protein (SMN) in protein homeostasis. Cell Mol Life Sci 2018;75:3877-94. DOI: 10.1007/s00018-018-2849-1
7. Singh R.N., Howell M.D., Ottesen E.W. Singh N.N. Diverse role of survival motor neuron protein. Biochim Biophys Acta 2017;1860(3):299-315. DOI: 10.1016/j.bbagrm.2016.12.008
8. Lefebvre S., Bürglen,L., Reboullet S. et al. Identification and characterization of a spinal muscular atrophy-determining gene. Cell 1995;80(1):155-65. DOI: 10.1016/0092-8674(95)90460-3
9. Butchbach M.E.R. Genomic variability in the survival motor neuron genes (SMN1 and SMN2): Implications for spinal muscular atrophy phenotype and therapeutics development. Int J Mol Sci 2021;22(15):7896. DOI: 10.3390/ijms22157896
10. Ogino S., Wilson R.B. Spinal muscular atrophy: molecular genetics and diagnostics. Expert Rev Mol Diagn 2004;4(1):15-29.
DOI: 10.1586/14737159.4.1.15
11. Ruhno C., McGovern V.L., Avenarius M.R. et al. Complete sequencing of the SMN2 gene in SMA patients detects SMN gene deletion junctions and variants in SMN2 that modify the SMA phenotype. Hum Gen 2019;138(3):241-56. DOI: 10.1007/s00439-019-01983-0
12. Диль А.В., Назаров В.Д., Сидоренко Д.В. и др. Исследование особенностей генетических изме- нений гена SMN1 при спи-нальной мышечной атрофии 5q. Нервно-мышечные болезни 2022;12(3):36-44. DOI: 10.17650/2222-8721-2022-12-3-36-44 Dil A.V., Nazarov V.D., Sidorenko D.V. et al. Characteristics of genetic changes in the SMN1 gene in spinal muscular atrophy 5q. Nervno-myshechnye bolezni = Neuromuscular Diseases 2022;12(3): 36-44. (In Russ.). DOI: 10.17650/22228721-2022-12-3-36-44
13. Wu X., Wang S.H., Sun J. et al. A-44G transition in SMN2 intron 6 protects patients with spinal muscular atrophy. Hum Mol Genet 2017;26(14):2768-80. DOI: 10.1093/hmg/ddx166
14. Wirth B., Herz M., Wetter A. et al. Quantitative analysis of survival motor neuron copies: Identification of subtle SMN1 mutations
in patients with spinal muscular atrophy, genotype-phenotype correlation and implications for genetic counseling. Am J Hum Gene 1999;64(5):1340-56. DOI: 10.1086/302369
15. Jedlickova I., Pristoupilova A., Noskova L. et al. Spinal muscular atrophy caused by a novel Alu-mediated deletion of exons 2a-5
in SMN1 undetectable with routine genetic testing. Mol Genet Ge-nomic Med 2020;8(7):8(7):e1238. DOI: 10.1002/mgg3.1238
16. Thauvin-Robinet C., Drunat S., Saugier Veber P. et al. Homozygous SMN1 exons 1-6 deletion: Pitfalls in genetic counseling and
general recommendations for spinal muscular atrophy molecular diagnosis. Am J Med Genet 2012;158A(7):1735-41. DOI: 10.1002/ajmg.a.35402
17. GambardellaA., Mazzei R., ToscanoA. etal. Spinalmuscularatro-H phy due to an isolated deletion of exon 8 of the telomeric survival
motor neuron gene. Ann Neurol 1998;44(5):836-9. DOI: 10.1002/ana.410440522
18. Mercer J.M. Unequal crossing over. Ref Mod Life Sci 2017. DOI: 10.1016/B978-0-12-809633-8.07324-6
19. Wirth B., Brichta L., Schrank B. et al. Mildly affected patients with spinal muscular atrophy are partially protected by an increased SMN2 copy number. Hum Genet 2006;119(4):422-8.
DOI: 10.1007/s00439-006-0156-7
20. Crawford T.O., Paushkin S., Kobayashi D.T. et al. Evaluation of SMN protein, transcript and copy number in the Biomarkers for Spinal Muscular Atrophy (BforSMA) clinical study. PLoS One 2012;7(4):33572. DOI: 10.1371/journal.pone.0033572
21. Zhang Y., He J., Zhang Y. et al. The analysis of the association between the copy numbers of survival motor neuron gene 2 and neuronal apoptosis inhibitory protein genes and the clinical phenotypes in 40 patients with spinal muscular atrophy. Observational study. Medicine 2020;99(3):e18809.
DOI: 10.1097/MD.0000000000018809
22. Calucho M., Bernal S., Alias L. et al. Correlation between SMA type and SMN2 copy number revisited: An analysis of 625 unrelated Spanish patients and a compilation of 2834 reported cases. Neuromuscul Disord 2018;28(3):208-15.
DOI: 10.1016/j.nmd.2018.01.003
23. Wirth B., Mendoza-Ferreira N., Torres-Benito L. Spinal muscular atrophy disease modifiers. Spinal Muscular Atrophy Disease Mechanisms and Therapy 2020:191-210.
DOI: 10.1016/B978-0-12-803685-3.00012-4
24. Wadman R., Jansen M., Stam M. et al. Intragenic and structural variation in the SMN locus and clinical variability in spinal muscular atrophy. Brain Communications 2020;2(2):fcaa075.
DOI: 10.1093/braincomms/fcaa075
25. Prior T.W., Krainer A.R., Hua, Y. et al. A positive modifier of spinal muscular atrophy in the SMN2 gene. Am J Hum Genet 2009;85(3):408-13. DOI: 10.1016/j.ajhg.2009.08.002
26. Vezain M., Saukkonen A.M., Goina, E. et al. A rare SMN2 variant in a previously unrecognized composite splicing regulatory element induces exon 7 inclusion and reduces the clinical severity of spinal muscular atrophy. Hum Mutat 2010;31(1):1110-E1125. DOI: 10.1002/humu.21173
27. Bernal S., Alias L., Barceló M.J. et al. The c.859G>C variant in the SMN2 gene is associated with types II and III SMA and originates from a common ancestor. J Med Genet 2010;47(9):640-2. DOI: 10.1136/jmg.2010.079004
28. Blasco-Pérez L., Costa-Roger M., Leno-Colorado J. Deep molecular characterization of milder spinal muscular atrophy patients carrying the c.859G>C variant in SMN2. Int J Mol Sci 2022;23(15):82-9. DOI: 10.3390/ijms23158289
29. Qu Y.-J.., Bai J.-L., Cao Y.-Y. et al. A rare variant (c.863G>T) in exon 7 of SMN1 disrupts mRNA splicing and is responsible for spinal muscular atrophy. Eur J Hum Gen 2016;24(6):864-70. DOI: 10.1038/ejhg.2015.213
30. Garbes L., Riessland M., Wirth B. Histone acetylation as a potential therapeutic target in motor neuron degenerative diseases. Curr Pharm Des 2013;19(28):5094-104. DOI: 10.2174/13816128113199990356
31. Nasim M., Chernova T.K., Chowdhury H.M. et al. HnRNP G and Tra2ß: opposite effects on splicing matched by antagonism in RNA binding, Hum Mol Gen 2003;12(11):1337-48. DOI: 10.1093/hmg/ddg136
32. Kashima T., Rao N., David C.J., Manley J.L. hnRNP A1 functions with specificity in repression of SMN2 exon 7 splicing, Hum Mol Gen 2007;16(24):3149-59. DOI: 10.1093/hmg/ddm276
33. Majumder S., Varadharaj S., Ghoshal K. et al. Identification of a novel cyclic AMP-response element (CRE-II) and the role
of CREB-1 in the cAMP-induced expression of the survival motor
neuron (SMN) gene. J Biol Chem 2004;279(15):14803-11. DOI: 10.1074/jbc.M308225200
34. Baron-Delage S., Abadie A., Echaniz-Laguna A. et al. Interferons and IRF-1 induce expression of the survival motor neuron (SMN) genes. Mol Med 2000;6(11):957-68.
35. Ting C.H., Lin C.W., Wen S.L. et al. Stat5 constitutive activation rescues defects in spinal muscular atrophy. Hum Mol Genet 2007;16(5):499-514. DOI: 10.1093/hmg/ddl482
36. Markham K., Schuurmans C., Weiss S. STAT5A/B activity
is required in the developing forebrain and spinal cord. Mol Cell Neurosci 2007;35(2):272-82. DOI: 10.1016/j.mcn.2007.03.001
37. Workman E., Veith A., Battle D.J. U1A regulates 3 processing of the survival motor neuron mRNA. J Biol
Chem 2014;289(6):3703-12. DOI: 10.1074/jbc.M113.538264
38. Kaida D., Berg M.G., Younis I. et al. U1 snRNP protects premRNAs from premature cleavage and polyadenylation. Nature 2010;468(7324):664-8. DOI: 10.1038/nature09479
39. Farooq F., Balabanian S., Liu X. et al. Mitogen-activated protein kinase stabilizes SMN mRNA through RNA binding protein HuR. Hum Mol Genet 2009;18(21):4035-45.
DOI: 10.1093/hmg/ddp352
40. Burnett B.G., Munoz E., Tandon A. et al. Regulation of SMN protein stability. Mol Cell Biol 2009; 29(5):1107-15.
DOI: 10.1128/MCB.01262-08
41. Makhortova N.R., Hayhurst M., Cerqueira A. et al. A screen for regulators of survival of motor neuron protein levels. Nat Chem Biol Nat Chem Biol 2011;7(8):544-52.
DOI: 10.1038/nchembio.595
42. Chen P.C., Gaisina I.N., El-Khodor B.F. et al. Identification
of a maleimide-based glycogen synthase kinase-3 (GSK-3) inhibitor, BIP-135, that prolongs the median survival time of A7 SMA KO mouse model of spinal muscular atrophy. ACS Chem Neurosci 2012;3(1):5-11. DOI: 10.1021/cn200085z
43. Sahashi K. Hua Y. Ling K.K. et al. TSUNAMI: an antisense method to phenocopy splicing-associated diseases in animals. Genes Dev 2012;26(16):1874-84. DOI: 10.1101/gad.197418.112
44. Bebee T.W., Dominguez C.E., Samadzadeh-Tarighat S. et al. Hypoxia is a modifier of SMN2 splicing and disease severity in a severe SMA mouse model. Hum Mol Genet 2012;21(19):4301-13. DOI: 10.1093/hmg/dds263
45. Zhang Z., Lotti F., Dittmar K. et al. SMN deficiency causes tissue specific perturbations in the repertoire of snRNAs and wide spread defects in splicing. Cell 2008;133(4):585-600. DOI: 10.1016/j. cell.2008.03.031
46. Wan L., Ottinger E., Cho S., Dreyfuss G. Inactivation of the SMN complex by oxidative stress. Mol Cell 2008;31(2):244-54.
DOI: 0.1016/j.molcel.2008.06.004
47. Hosseinibarkooie S., Peters M. Torres-Benito L. The Power of human protective modifiers: PLS3 and CORO1C unravel impaired endocytosis in spinal muscular atrophy and rescue SMA phenotype. Am J Hum Genet 2016;99(3):647-65.
DOI: 10.1016/j.ajhg.2016.07.014
48. Oprea G.E., Krober S., McWhorter M.L. et al. Plastin 3 is a protective modifier of autosomal recessive spinal muscular atrophy. Science 2008;320(5875):524-7. DOI: 10.1126/science.1155085
49. Dimitriadi M., Sleigh J.N., Walker A. et al. Conserved genes act as modifiers of invertebrate SMN loss of function defects. PLoS Genet 2010;6(10): e1001172. DOI: 10.1371/journal.pgen.1001172
50. Hao L.T., Wolman M., Granato M., Beattie C.E. Survival motor neuron affects plastin 3 protein levels leading to motor defects.
J Neurosci 2012;32(15):5074-84. DOI: 10.1523/ JNEUROSCI.5808-11.2012
51. Kremerskothen J., Plaas C., Kindler S. et al. Synaptopodin,
a molecule involved in the formation of the dendritic spine apparatus, is a dual actin/alpha-actinin binding protein. J Neurochem 2005;92(3):597-606. DOI: 10.1111/j.1471-4159.2004.02888.x
52. Schulz T.W., Nakagawa T., Licznerski P. et al. Actin/alpha actinin-dependent transport of AMPA receptors in dendritic spines: role of the PDZ-LIM protein RIL. J Neurosci 2004;24(39):8584-94. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2100-04.2004
53. Dobbins G.C., Luo S., Yang Z. et al. Alpha-actinin interacts with rapsyn in agrin-stimulated AChR clustering. Mol Brain 2008;1:18. DOI: 10.1186/1756-6606-1-18
54. Hall D.D., Dai S., Tseng P.Y. et al. Competition between a-actinin and Ca2+-calmodulin controls surface retention of the L-type Ca2+ channel CaV1.2. Neuron 2013;78(3):483-97.
DOI: 10.1016/j.neuron.2013.02.032
55. Torres-Benito L., Schneider S., Rombo R., Ling K.K. NCALD antisense oligonucleotide therapy in addition
to nusinersen further ameliorates spinal muscular atrophy in mice. Am J Hum Genet 2019;105(1):221-30. DOI: 10.1016/j.ajhg.2019.05.008
56. Janzen E., Mendoza-Ferreira N., Hosseinibarkooie S. et al. CHP1 reduction ameliorates spinal muscular atrophy pathology by restoring calcineurin activity and endocytosis. Brain. 2018;141(8):2343-61. DOI: 10.1093/brain/awy167
57. Zheleznyakova Yu.G., Nilsson E.K., Kiselev A.V. et al. Methylation levels of SLC23A2 and NCOR2 genes correlate with spinal muscular atrophy severity. PLoS One 2015;10(3): e0121964. DOI: 10.1371/journal.pone.0121964
58. Maretina M., Egorova A., Baranov V., Kiselev A. DYNC1H1 gene methylation correlates with severity of spinal muscular atrophy. Ann Hum Genet 2019;83(2):73-81. DOI: 10.1111/ahg.12288
59. Zhuri D., Gurkan H., Eker D. et al. Investigation on the effects
of modifying genes on the spinal muscular atrophy phenotype. Glob Med Genet 2022; 9(3):226-36. DOI: 10.1055/s-0042-1751302
60. Karasu N., Acer H., Akalin H. Molecular analysis of SMN2, NAIP and GTF2H2 gene deletions and relation with clinical subtypes of spinal muscular atrophy. 2022. DOI: 10.21203/rs.3.rs-1442537/v1
61. Jiang J., Huang J., Gu J. et al. Genomic analysis of a spinal muscular atrophy (SMA) discordant family identifies a novel mutation in TLL2,
an activator of growth differentiation factor 8 (myostatin): a case report. BMC Med Genet 2019;20. DOI: 10.1186/s12881-019-0935-3
62. Bharucha-Goebel D., Kaufmann P. Treatment advances in spinal muscular atrophy. Curr Neurol Neurosci Rep 2017;17(11):91. DOI: 10.1007/s11910-017-0798-y
63. Farooq F., Abadía-Molina F., MacKenzie D. Celecoxib increases SMN and survival in a severe spinal muscular atrophy mouse model via p38 pathway activation. Hum Mol Gen 2013;22(17):3415-24.
DOI: 10.1093/hmg/ddt191
Вклад авторов
М.А. Ахкямова: обзор публикаций по теме статьи, написание статьи, дизайн рисунков и таблицы; О.А. Щагина: обзор публикаций по теме статьи, редактирование статьи; А.В. Поляков: редактирование статьи. Authors' contributions
M.A. Akhkiamova: review of publications on the topic of the article, writing the article, design of figures and table; O.A. Shchagina: review of publications on the topic of the article, editing the article; A.V. Polyakov: editing the article.
ORCID авторов / ORCID of authors
М.А. Ахкямова / M.A. Akhkiamova: https://orcid.org/0000-0002-7244-9654 О.А. Щагина / O.A. Shchagina: https://orcid.org/0000-0003-4905-1303 А.В. Поляков / A.V. Polyakov: https://orcid.org/0000-0002-0105-1833
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Финансирование. Работа выполнена без спонсорской поддержки. Funding. The work was performed without external funding.
Статья поступила: 25.09.2023. Принята к публикации: 24.10.2023. Article submitted: 25.09.2023. Accepted for publication: 24.10.2023.
