神経発達障害、脳萎縮、および発作の患者における父親の節症​​によって引き起こされるPigk遺伝子の新規ホモ接合変異体

グリコシルホスファチジルイノシトール（GPI）は、細胞膜に埋め込まれたタンパク質とGPIの間の共有結合付着により、細胞表面に位置しています。この付着は、小胞体中の5つのサブユニット（豚、豚、ピグ、ピグ、およびGPAA1）を含むGPIトランスアミダーゼによって触媒されます。GPIトランスアミダーゼのいずれかのサブユニットの喪失は、GPIが固定されたタンパク質の細胞表面局在化を排除します。ヒトでは、GPIトランスアミダーゼのいずれかのサブユニットの病原性変異体が神経発達障害を引き起こします。ただし、GPIアンカータンパク質の喪失が神経発達の欠陥をどのように引き起こすかは、ほとんど不明のままです。ここでは、Pigkの新規ホモ接合性バリアント、NM_005482：c.481a> G、p。（Met161val）、神経発達遅延、低酸素症、脳萎縮、発熱性発作、難聴、成長障害、異形成障害、およびBrachydactylyの日本人雌患者の患者。ミスセンスのバリアントは、父親ではヘテロ接合体であることがわかりましたが、母親ではありませんでした。接合性分析により、患者のホモ接合性豚のバリアントが父親の等等筋症によって引き起こされたことが明らかになりました。Pigk欠損CHO細胞を使用した救助実験により、PigkのP.Met161valバリアントがGPIトランスアミダーゼ活性を低下させることが明らかになりました。Pigk変異体のゼブラフィッシュを使用した救助実験により、P.Met161valバリアントが触覚誘発運動反応におけるPigk機能を侵害したことが確認されました。また、電圧依存性ナトリウムチャネルの軸索局在と、ゼブラフィッシュのPigk欠損ニューロンでは、活動電位の付随する生成が損なわれ、GPIがアンカーしたタンパク質と神経欠陥の間のリンクを示唆していることを実証しました。まとめると、PigkのMissense P.Met161valバリアントは、神経発達障害を引き起こす新しい病原性変異体です。

Glycosylphosphatidylinositol (GPI)-anchored proteins are located at the cell surface by a covalent attachment between protein and GPI embedded in the plasma membrane. This attachment is catalyzed by GPI transamidase comprising five subunits (PIGK, PIGS, PIGT, PIGU, and GPAA1) in the endoplasmic reticulum. Loss of either subunit of GPI transamidase eliminates cell surface localization of GPI-anchored proteins. In humans, pathogenic variants in either subunit of GPI transamidase cause neurodevelopmental disorders. However, how the loss of GPI-anchored proteins triggers neurodevelopmental defects remains largely unclear. Here, we identified a novel homozygous variant of PIGK, NM_005482:c.481A > G,p. (Met161Val), in a Japanese female patient with neurodevelopmental delay, hypotonia, cerebellar atrophy, febrile seizures, hearing loss, growth impairment, dysmorphic facial features, and brachydactyly. The missense variant was found heterozygous in her father, but not in her mother. Zygosity analysis revealed that the homozygous PIGK variant in the patient was caused by paternal isodisomy. Rescue experiments using PIGK-deficient CHO cells revealed that the p.Met161Val variant of PIGK reduced GPI transamidase activity. Rescue experiments using pigk mutant zebrafish confirmed that the p.Met161Val variant compromised PIGK function in tactile-evoked motor response. We also demonstrated that axonal localization of voltage-gated sodium channels and concomitant generation of action potentials were impaired in pigk-deficient neurons in zebrafish, suggesting a link between GPI-anchored proteins and neuronal defects. Taken together, the missense p.Met161Val variant of PIGK is a novel pathogenic variant that causes the neurodevelopmental disorder.