Fulltext

Identification of genetic mutations associated with autism in GABRB3 gene in Iraqi autistic patients

التحري عن الطفرات الوراثية ضمن الجين GABRB3 و المرتبطة بالتوحد في مرضى توحد عراقيين

Alya Hamza Yassin علياء حمزة ياسين --- Abdul Kareem A. Al-Kazaz عبد الكريم عبد الرزاق القزاز --- Haider Abdul Muhsin حيدر عبد المحسن

Iraqi Journal of Science المجلة العراقية للعلوم
ISSN: 00672904/23121637 Year: 2016 Volume: 57 Issue: 2B Pages: 1184-1191
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Abstract

This study was aimed to detect and identify genetic mutations in γ-aminobutyric acid receptor β3 subunit encoding gene (GABRB3) and its association with autism spectrum disorders. Forty autistic patients and 25 non-autistic as control group (5 unaffected sibling and 20 unrelated) with age range from 3 – 10 years were included in this study. Chromosomal DNA was extracted from blood samples followed by polymerase chain reaction (PCR) amplification of two targeted regions which include: (exon2-intron2-exon3) region and (exon 6) region of GABRB3 for subsequent DNA sequencing. Identical bands related to the targeted regions were present in all samples. A sample of PCR products of patients and controls were sequenced. Sequencing results revealed the presence of four different single nucleotide polymorphism (SNPs) in four autistic patients (one SNP in exon2, two SNPs in intron 1 and one SNP in the beginning of intron 3) while four different autistic samples and three from control group had no mutations along this region. Exon 6 showed 100 % sequence identity in all samples (seven autistic and three from control group). The translation of nucleotides sequences into amino acid sequence revealed that the SNP in exon 2 caused a change of amino acid in the polypeptide sequence by changing the codon (AGA) which codes for arginine to (AAA) which codes for lysine. The online software tool, RaptorX was used for the prediction of the three dimensional structure of the polypeptides in which exon 2 carrying one SNP (30 a.a.) showed that 5 (16%) positions predicted as disordered, while the structure prediction of polypeptide translated from exon 3 was not obtained due to its small length (22 a.a.). Structure prediction of polypeptide of exon 6 (46 a.a.) showed that (0%) positions predicted as disordered, considering its lack of mutations. These results suggest the association of the detected SNPs with autism, especially the SNP located in exon 2 considering that it changed the polypeptide three dimensional structure, thus it could possibly alter its function. All SNPs are reported for the first time in this study except the one in intron 3 (rs755863611) which was previously reported.

اجريت هذه الدراسة بهدف التحري عن الطفرات الوراثية في الجين GABRB3 الذي يشفر للوحدة الثانوية بيتا 3 ضمن مستقبل الحامض كاما- امينوبيوتيريك في مرضى طيف التوحد. شملت الدراسة اربعين طفل مصاب بالتوحد و خمس و عشرون اخرين غير مصابين بالتوحد كمجموعة سيطرة ( خمس منهم من اشقاء الاطفال المصابين بالتوحد و عشرون اخرون غرباء) بمعدل عمر يتراوح بين 3 – 10 سنوات. تم استخلاص الحامض النووي منقوص الاوكسجين DNA من عينات دم المشتركين بالدراسة ، و استعملت تقنية تفاعل البلمرة المتسلسل PCR لتضخيم منطقتين ضمن الجين و هي (exon2-intron2-exon3) و (exon 6) و حدد تسلسل القواعد النتروجينية لهذه المناطق لعدد من العينات و لوحظ ظهور اربع تباينات فردية متعددة الاشكال للنيوكليوتيدة (SNP) في اربع عينات لمرضى التوحد (الاول ضمن المنطقة المشفرة exon 2 و اثنان ضمن المنطقة الغير مشفرة intron 1 و الاخير في المنطقة الغير مشفرة intron 3) في حين لم يلاحظ وجود اي تباين من نوع SNP ضمن هذه المناطق في اربع عينات لمرضى التوحد و ثلاث عينات من مجموعة السيطرة. أما بالنسبة للمنطقة المشفرة exon 6 ، فان تتابع القواعد النتروجينية جاء مطابقا بنسبة 100 % مع قاعدة البيانات NCBI ضمن هذه المناطق و لجميع العينات التي تم تحديد التتابع لها ( 7 عينات مرضى توحد و 3 عينات من مجموعة السيطرة ). كشفت عملية ترجمة تسلسل القواعد النتروجينية للاحماض الامينية المشفرة لها عن ان التباين ضمن منطقة exon 2 قد سبب حدوث تغيير في حامض اميني ضمن سلسلة الببتيد المتعدد حيث تغير الكودون (AGA) و الذي يشفر للحامض الاميني الأرجنين الى الكودون (AAA) و الذي يشفر للحامض الاميني اللايسين. استعمل برنامج RaptorX للتنبؤ بالتركيب الثلاثي الابعاد لسلاسل الببتيد المترجمة من كل من المناطق المشفرة و أظهرت نتائج التنبؤ وجود 5 مواقع (16%) غير منتظمة ضمن منطقة exon 2 والمكونة من 30 حامض اميني ، بينما لم تحتوي منطقة exon 6 و المكونة من 46 حامض اميني على اي مناطق غير منتظمة ضمن التركيب الذي تم التنبؤ به لكونها خالية من التباين او الطفرات، اما بالنسبة للمنطقة exon 3 فلكونها قصيرة السلسلة الببتيدية (22 حتامض اميني ) فانه يصعب الحصول على تنبؤ لتركيبها الثلاثي الابعاد .من خلال هذه النتائج يمكن الإشارة الى وجود ارتباط بين التباينات و مرض التوحد و خصوصا الطفرة ضمن المنطقة المشفرة exon 2 بعد الاخذ بالاعتبار كونها سببت حدوث تغيير في تسلسل الببتيد المتعدد و بالتالي تغيير التركيب ثلاثي الابعاد للبروتين مما قد يؤثر على وظيفته. تم التوصل لهذه التباينات (SNPs) لاول مرة ضمن هذه الدراسة ما عدا التباين (rs755863611) ضمن منطقة intron 3 .

Keywords

autism --- GABRB3 --- autism spectrum disorders --- SNPs