TMCO1 Gen Sekans Varyanlatlarının Fonksiyonel Özelliklerinin In Silico Analizlerlerle Değerlendirilmesi

Transmembran and Coiled-Coil Domains 1 (TMCO1) proteini, TMCO1 geni tarafından kodlanır ve 7 ekzondan oluşur. Önceki çalışmalar serebrofasiotorasik displazili (SFTD) hastalarda çok sayıda TMCO1 varyantı tanımlamış ve TMCO1 lokusunun primer açık açılı glokom hastalığı ile (PAAG) ilişkili olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte TMCO1 gen sekansı varyantlarının ilişkilerini bildiren sınırlı sayıda araştırma vardır ve elde edilen bulguların çoğu anlamsız mutasyonlar ve çerçeve kayması mutasyonlarının TMCO1 varyantlarının patojenliğini ve klinik fenotiplerle ilişkilerini belirtmektedir. Bu nedenle, TMCO1'de aminoasit değişikliklerine neden olan tek nükleotid varyantlarının fonksiyonel özellikleri henüz tam olarak açıklanamamıştır. Bu çalışmada aminoasit değişikliklerinin protein yapısı üzerindeki etkilerini, post-translasyon modifikasyonlardaki (PTM) ve TMCO1 proteini için düzenleyici mekanizmadaki olası rollerini belirledik. Yaygın olarak kullanılan in silico araçları  (SIFT, MutationTaster2, Polyphen2) ile yaptığımız analizin değerlendirmesine göre 41 adet yanlış anlamlı mutasyon barındıran varyantı patojenik olarak sınıflandırdık. Bu 41 varyanttan dördü (p.K211Q, p.K105E, p.S235F, p.K237R) PTM ve düzenleyici protein bağlama bölgelerinde yer almaktadır, bu nedenle bu varyantların fonksiyon üzerinde etkili olduğunu düşündük. Bununla birlikte, rs1387528611 (s.Lys128Gln) varyantının (RegulomeDB skoru= 2b) düzenleyici varyant olabileceğine dair güçlü biyolojik kanıtlar olduğunu saptadık. In silico analizlerimizin sonuçları, TMCO1 ile ilişkili hastalık fenotiplerine katkıda bulunabilecek yanlış anlamlı TMCO1 varyantların fonksiyonel önemini ve insan hastalıklarındaki rollerini ortaya çıkarmak için in vivo değerlendirmenin işlevsel önemini vurgulamaktadır.

Assessing the Functional Properties of the TMCO1 Sequence Variants by Using In Silico Analyses

Transmembrane and Coiled-Coil Domains 1 (TMCO1) protein is encoded by TMCO1 gene consists of 7 exons. Previous studies have identified multiple TMCO1 variants in patients with cerebro-facio-thoracic dysplasia (CFTD) and TMCO1 locus was also shown to be associated with primary open angle glaucoma (POAG). However, there are limited number of research exist reporting associations of the TMCO1 gene sequence variants and majority of the findings affirm the pathogenicity of the nonsense and frameshift TMCO1 variants and their associations with clinical phenotypes. Thus functional properties of the single nucleotide variants causing amino acid changes in the TMCO1 are yet to be comprehensively elucidated. In this study, we evaluated the effects of amino acid substitutions on protein structure, identified their putative roles in post-translational modifications (PTM) and in regulatory mechanism for TMCO1 protein. We classified 41 missense variants as pathogenic based on combined scores of common in silico tools (SIFT, MutationTaster2, Polyphen2). Of these 41 variants, four (p.K211Q, p.K105E, p.S235F, p.K237R) were identified to be located in PTMs and regulatory protein binding sites; thus they were proposed to be putative functional variants. Moreover, rs1387528611 (p.Lys128Gln) had also strong evidence (RegulomeDB score=2b) for its possible regulatory function. The results of our in silico analyses highlight the functional importance of the missense TMCO1 variants that may contribute to the TMCO1-associated disease phenotypes and further in vivo evaluation yet to be needed to uncover their role in human diseases.

___

  • [1] Z. Zhang, D. Mo, P. Cong, Z. He, F. Ling, A. Li, Y. Niu, X. Zhao, C. Zhou, Y. Chen, “Molecular cloning, expression patterns and subcellular localization of porcine TMCO1 gene,” Molec Biol Rep, vol. 37, no. 3, pp. 1611-1618, 2010.
  • [2] S. Iwamuro, M. Saeki, S. Kato, “Multi-ubiquitination of a nascent membrane protein produced in a rabbit reticulocyte lysate,” J Biochem, vol. 126, no. 1, pp. 48-53, 1999.
  • [3] B. Xin, E. G. Puffenberger, S. Turben, H. Tan, A. Zhou, H. Wang, “Homozygous frameshift mutation in TMCO1 causes a syndrome with craniofacial dysmorphism, skeletal anomalies, and mental retardation,” Proc Natl Acad Sci U S A, vol. 107, no. 1, pp. 258-263, 2010.
  • [4] A. O. Caglayan, H. Per, G. Akgumus, H. Gumus, J. Baranoski, M. Canpolat, M. Calik, A. Yikilmaz, K. Bilguvar, S. Kumandas, M. Gunel, “Whole-exome sequencing identified a patient with TMCO1 defect syndrome and expands the phenotic spectrum,” Clin Genet, vol. 84, no. 4, pp. 394-395, 2013.
  • [5] Y. Alanay, B. Ergüner, E. Utine, O. Haçariz, P. O. Kiper, E. Z. Taşkıran, F. Perçin, E. Uz, M. Ş. Sağiroğlu, B. Yuksel, K. Boduroglu, N. A. Akarsu, “TMCO1 deficiency causes autosomal recessive cerebrofaciothoracic dysplasia,” Am J Med Genet A, vol. 164A, no. 2, pp. 291-304, 2014.
  • [6] J. A. F. Tender, C. R. Ferreira, “Cerebro-facio-thoracic dysplasia (Pascual-Castroviejo syndrome): Identification of a novel mutation, use of facial recognition analysis, and review of the literature,” Transl Sci Rare Dis, vol. 3, no. 1, pp. 37-43, 2018.
  • [7] T. Michael Yates, O. H. Ng, A. C. Offiah, J. Willoughby, J. N. Berg, D. D. D. Study, D. S. Johnson, “Cerebrofaciothoracic dysplasia: Four new patients with a recurrent TMCO1 pathogenic variant,” Am J Med Genet A, vol. 179, no. 1, pp. 43-49, 2019.
  • [8] D. Pehlivan, E. Karaca, H. Aydin, C. R. Beck, T. Gambin, D. M. Muzny, B. Bilge Geckinli, A. Karaman, S. N. Jhangiani, R. A. Gibbs, J. R. Lupski, “Whole-exome sequencing links TMCO1 defect syndrome with cerebro-facio-thoracic dysplasia,” Eur J Hum Genet, vol. 22, no. 9, pp. 1145-1148, 2014.
  • [9] K. P. Burdon, S. Macgregor, A. W. Hewitt, S. Sharma, G. Chidlow, R. A. Mills, P. Danoy, R. Casson, A. C. Viswanathan, J. Z. Liu, J. Landers, A. K. Henders, J. Wood, E. Souzeau, A. Crawford, P. Leo, J. J. Wang, E. Rochtchina, D. R. Nyholt, N. G. Martin, G. W. Montgomery, P. Mitchell, M. A. Brown, D. A. Mackey, J. E. Craig, “Genome-wide association study identifies susceptibility loci for open angle glaucoma at TMCO1 and CDKN2B-AS1,” Nat Genet, vol. 43, no. 6, pp. 574-578, 2011.
  • [10] S. Sharma, K. P. Burdon, G. Chidlow, S. Klebe, A. Crawford, D. P. Dimasi, A. Dave, S. Martin, S. Javadiyan, J. P. Wood, R. Casson, P. Danoy, K. Griggs, A. W. Hewitt, J. Landers, P. Mitchell, D. A. Mackey, J. E. Craig, “Association of genetic variants in the TMCO1 gene with clinical parameters related to glaucoma and characterization of the protein in the eye,” Invest Ophthalmol Vis Sci, vol. 53, no. 8, pp. 4917-4925, 2012.
  • [11] Micheal S, Ayub H, Khan MI, Bakker B, Schoenmaker-Koller FE, Ali M, Akhtar F, Khan WA, Qamar R, den Hollander AI, “Association of known common genetic variants with primary open angle, primary angle closure, and pseudoexfoliation glaucoma in Pakistani cohorts,” Mol Vis, vol. 4, no. 20, pp. 1471-1479, 2014.
  • [12] A. B. Ozel, S. E. Moroi, D. M. Reed, M. Nika, C. M. Schmidt, S. Akbari and P. R. Lichter, ”Genome-wide association study and meta-analysis of intraocular pressure,” Human genetics, vol.133, no.1, pp.41-57, 2014.
  • [13] T. E. Scheetz, B. Faga, L. Ortega, B. R. Roos, M. O. Gordon, M. A. Kass, K. Wang, J. H. Fingert, “Glaucoma Risk Alleles in the Ocular Hypertension Treatment Study,” Ophthalmology, vol. 123, no. 12, pp. 2527-2536, 2016.
  • [14] L. Verkuil, I. Danford, M. Pistilli, D. W. Collins, H. V. Gudiseva, B. T. Trachtman, J. He, S. Rathi, N. Haider, G. S. Ying, V. R. M. Chavali, J. M. O'Brien, “SNP located in an AluJb repeat downstream of TMCO1, rs4657473, is protective for POAG in African Americans.” Br J Ophthalmol, doi: 10.1136/bjophthalmol-2018-313086, 2019
  • [15] Y. Liu, M. A. Hauser, S. K. Akafo, X. Qin, S. Miura, J. R. Gibson, J. Wheeler, D. E. Gaasterland, P. Challa, L. W. Herndon, International Consortium of African Ancestry REsearch in Glaucoma, R. Ritch, S. E. Moroi, L. R. Pasquale, C. A. Girkin, D. L. Budenz, J. L. Wiggs, J. E. Richards, A. E. Ashley-Koch, R. R. Allingham, “Investigation of known genetic risk factors for primary open angle glaucoma in two populations of African ancestry, ”Invest Ophthalmol Vis Sci, vol. 54, no. 9, pp. 6248-6254, 2013.
  • [16] Y. Chen, C. Qiu, S. Qian, J. Chen, X. Chen, L. Wang, X. Sun, “Lack of Association of rs1192415 in TGFBR3-CDC7 With Visual Field Progression: A Cohort Study in Chinese Open Angle Glaucoma Patients,” Front Genet, vol. 24, no. 9, pp. 488-495, 2018.
  • [17] L. M. van Koolwijk, W. D. Ramdas, M. K. Ikram, N. M. Jansonius, F. Pasutto, P. G. Hysi, S. Macgregor, S. F. Janssen, A. W. Hewitt, A. C. Viswanathan, J. B. ten Brink, S. M. Hosseini, N. Amin, D. D. Despriet, J. J. Willemse-Assink, R. Kramer, F. Rivadeneira, M. Struchalin, Y. S. Aulchenko, N. Weisschuh, M. Zenkel, C. Y. Mardin, E. Gramer, U. Welge-Lüssen, G. W. Montgomery, F. Carbonaro, T. L. Young, DCCT/EDIC Research Group, C. Bellenguez, P. McGuffin, P. J. Foster, F. Topouzis, P. Mitchell, J. J. Wang, T. Y. Wong, M. A. Czudowska, A. Hofman, A. G. Uitterlinden, R. C. Wolfs, P. T. de Jong, B. A. Oostra, A. D. Paterson, Wellcome Trust Case Control Consortium 2, D. A. Mackey, A. A. Bergen, A. Reis, C. J. Hammond, J. R. Vingerling, H. G. Lemij, C. C. Klaver, C. M. van Duijn, “Common genetic determinants of intraocular pressure and primary open-angle glaucoma,” PLoS Genet, vol. 8, no. 5, pp. e1002611, 2012. [18] A. A. Kondkar, A. Mousa, T. A. Azad, T. Sultan, A. Alawad, S. Altuwaijri, S. A. Al-Obeidan, K. K. Abu-Amero, “Polymorphism rs7555523 in transmembrane and coiled-coil domain 1 (TMCO1) is not a risk factor for primary open angle glaucoma in a Saudi cohort,” J Negat Results Biomed, vol. 15, no. 1, pp. 17, 2016.
  • [19] Q. C. Wang, Q. Zheng, H. Tan, B. Zhang, X. Li, Y. Yang, J. Yu, Y. Liu, H. Chai, X. Wang, Z. Sun, J. Q. Wang, S. Zhu, F. Wang, M. Yang, C. Guo, H. Wang, Q. Zheng, Y. Li, Q. Chen, A. Zhou, T. S. Tang, “TMCO1 Is an ER Ca(2+) Load-Activated Ca(2+) Channel,” Cell, vol. 165, no. 6, pp. 1454-1466, 2016.
  • [20] Z. Sun, H. Zhang, X. Wang, Q. C. Wang, C. Zhang, J. Q. Wang, Y. H. Wang, C. Q. An, K. Y. Yang, Y. Wang, F. Gao, C. Guo, T. S. Tang, “TMCO1 is essential for ovarian follicle development by regulating ER Ca(2+) store of granulosa cells,” Cell Death Differ, vol. 25, no. 9, pp. 1686-1701, 2018.
  • [21] D. Cilliers, Y. Alanay, K. Boduroglu, E. Utine, E. Tunçbilek, J. Clayton-Smith, “Cerebro-facio-thoracic dysplasia: expanding the phenotype,” Clin Dysmorphol, vol. 16, no. 2, pp. 121-125, 2007.
  • [22] J. N. Bailey, S. J. Loomis, J. H. Kang, R. R. Allingham, P. Gharahkhani, C. C. Khor, K. P. Burdon, H. Aschard, D. I. Chasman, R. P. Jr. Igo, P. G. Hysi, C. A. Glastonbury, A. Ashley-Koch, M. Brilliant, A. A. Brown, D. L. Budenz, A. Buil, C. Y. Cheng, H. Choi, W. G. Christen, G. Curhan, I. De Vivo, J. H. Fingert, P. J. Foster, C. Fuchs, D. Gaasterland, T. Gaasterland, A. W. Hewitt, F. Hu, D. J. Hunter, A. P. Khawaja, R. K. Lee, Z. Li, P. R. Lichter, D. A. Mackey, P. McGuffin, P. Mitchell, S. E. Moroi, S. A. Perera, K. W. Pepper, Q. Qi, T. Realini, J. E. Richards, P. M. Ridker, E. Rimm, R. Ritch, M. Ritchie, J. S. Schuman, W. K. Scott, K. Singh, A. J. Sit, Y. E. Song, R. M. Tamimi, F. Topouzis, A. C. Viswanathan, S. S. Verma, D. Vollrath, J. J. Wang, N. Weisschuh, B. Wissinger, G. Wollstein, T. Y. Wong, B. L. Yaspan, D. J. Zack, K. Zhang, Study EN, ANZRAG Consortium, R. N. Weinreb, M. A. Pericak-Vance, K. Small, C. J. Hammond, T. Aung, Y. Liu, E. N. Vithana, S. MacGregor, J. E. Craig, P. Kraft, G. Howell, M. A. Hauser, L. R. Pasquale, J. L. Haines, J. L. Wiggs, “Genome-wide association analysis identifies TXNRD2, ATXN2 and FOXC1 as susceptibility loci for primary open-angle glaucoma,” Nat Genet, vol. 48, no. 2, pp. 189-194, 2016
  • [23] H. Duzkale, J. Shen, H. McLaughlin, A. Alfares, M. A. Kelly, T. J. Pugh, B. H. Funke, H. L. Rehm, M. S. Lebo, “A systematic approach to assessing the clinical significance of genetic variants,” Clin Genet, vol. 84, no. 5, pp. 453-463, 2013.
  • [24] Q. Li, K. Wang, “InterVar: Clinical Interpretation of Genetic Variants by the 2015 ACMG-AMP Guidelines,” Am J Hum Genet, vol. 100, no. 2, pp. 267-280, 2017.
  • [25] P. Kumar, S. Henikoff, P. C. Ng, “Predicting the effects of coding non-synonymous variants on protein function using the SIFT algorithm,” Nat Protoc, vol. 4, no. 7, pp. 1073-1081, 2009.
  • [26] I. A. Adzhubei, S. Schmidt, L. Peshkin, V. E. Ramensky, A. Gerasimova, P. Bork, A. S. Kondrashov, S. R. Sunyaev, “A method and server for predicting damaging missense mutations,” Nat Methods, vol. 7, no. 4, pp. 248-249, 2010.
  • [27] J. M. Schwarz, C. Rödelsperger, M. Schuelke, D. Seelow, “MutationTaster evaluates disease-causing potential of sequence alterations,” Nat Methods, vol. 7, no. 8, pp. 575-576, 2010. [28] A. P. Boyle, E. L. Hong, M. Hariharan, Y. Cheng, M. A. Schaub, M. Kasowski, K. J. Karczewski, J. Park, B. C. Hitz, S. Weng, J. M. Cherry, M. Snyder, “Annotation of functional variation in personal genomes using RegulomeDB,” Genome Research, vol. 22, no. 9, pp. 1790-1797, 2012. [29] P. V. Hornbeck, B. Zhang, B. Murray, J. M. Kornhauser, V. Latham, E. Skrzypek, “PhosphoSitePlus, 2014: mutations, PTMs and recalibrations,” Nucleic Acids Res, vol. 43, pp. 512-520, 2015.
  • [30] Y. Arinaminpathy, E. Khurana, D. M. Engelman, M. B. Gerstein, “Computational analysis of membrane proteins: the largest class of drug targets,” Drug Discov Today, vol.14, no. 23-24, pp.1130-1135, 2009.
  • [31] M. S. Cline, R. Karchin, “Using bioinformatics to predict the functional impact of SNVs,” Bioinformatics, vol. 27, no. 4, pp. 441-448, 2011.
  • [32] H. Tang, P. D. Thomas, “Tools for Predicting the Functional Impact of Nonsynonymous Genetic Variation,” Genetics, vol. 203, no. 2, pp. 635-647, 2016.
  • [33] S. Richards, N. Aziz, S. Bale, D. Bick, S. Das, J. Gastier-Foster, W. W. Grody, M. Hegde, E. Lyon, E. Spector, K. Voelkerding, H. L. Rehm, “ ACMG Laboratory Quality Assurance Committee. Standards and guidelines for the interpretation of sequence variants: a joint consensus recommendation of the American College of Medical Genetics and Genomics and the Association for Molecular Pathology,” Genet Med, vol. 17, no. 5, pp. 405-424, 2015.
  • [34] R. Ghosh, N. Oak, S. E. Plon, “Evaluation of in silico algorithms for use with ACMG/AMP clinical variant interpretation guidelines,” Genome Biol, vol. 18, no. 1, pp. 225, 2017.
  • [35] J. Thusberg, A. Olatubosun, M. Vihinen M, “Performance of mutation pathogenicity prediction methods on missense variants,” Hum Mutat, vol. 32, no. 4, pp. 358-368, 2011.
  • [36] K. Frousios, C. S. Iliopoulos, T. Schlitt, M. A. Simpson, “ Predicting the functional consequences of non-synonymous DNA sequence variants--evaluation of bioinformatics tools and development of a consensus strategy,” Genomics, vol. 102, no. 4, pp. 223-228, 2013.
  • [37] S. Narayan, G. D. Bader, J. Reimand, “Frequent mutations in acetylation and ubiquitination sites suggest novel driver mechanisms of cancer,” Genome Med, vol. 8, no. 1, pp. 55, 2016.
  • [38] A. B. Stergachis, E. Haugen, A. Shafer, W. Fu, B. Vernot, A. Reynolds, A. Raubitschek, S. Ziegler, E. M. LeProust, J. M. Akey, J. A. Stamatoyannopoulos, “Exonic transcription factor binding directs codon choice and affects protein evolution,” Science, vol. 342, no. 6164, pp. 1367-72, 2013.
  • [39] V. K. Yadav, K. S. Smith, C. Flinders, S. M. Mumenthaler, S. De, “Significance of duon mutations in cancer genomes,” Sci Rep, vol. 8, no. 6, pp. 27437, 2016.
  • [40] B. A. B. Stergachis, E. Haugen, A. Shafer, W. Fu, B. Vernot, A. Reynolds, A. Raubitschek, S. Ziegler, E. M. LeProust, J. M. Akey, and J. A. Stamatoyannopoulos, “Exonic Transcription Factor Binding Directs Codon Choice and Affects Protein Evolution,” Science, vol. 342, no. 6164, pp. 1325-1326, 2013.
Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2013
  • Yayıncı: Düzce Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
Sayıdaki Diğer Makaleler

Finansal Oranlar ve Firma Değeri İlişkisi; Kağıt ve Kağıt Ürünleri Sanayi Sektöründe Bir Uygulama

Kadri Cemil AKYÜZ, İbrahim YILDIRIM

Çok Duvarlı Karbon Nanotüp Takviyeli Düzenli/ Düzensiz Şekilli Ti6Al-4V Kompozitlerin Aşınma Davranışlarının İncelenmesi

İsmail TOPCU, Efecan KARAMAN

In Vivo Protective Role of Nigella sativa L. Against Pb(NO3)2 Induced Toxicity

Ali ACAR, Kürşad YAPAR, Güray DEMİRTAŞ, Kültiğin ÇAVUŞOĞLU, Emine YALÇIN

Üç Boyutlu Yazıcı Teknolojilerinin Hızlı Prototip Uygulamaları için Farklı Materyaller Aracılığıyla Yüzey Pürüzlülüğüne Etkilerinin İncelenmesi

Ufuk ÇİFCİ, Arif ÖZKAN, Çağatay TAŞDEMİRCİ

Elektrokimyasal Biyosensörlerin Geliştirilmesinde Alkanetiol Kendiliğinden Oluşan Tek Katmanlar ile Peptid Nükleik Asit (PNA) Probu

Zehra Banu BAHSI ORAL

AZ21 ve AJ21 Magnezyum Alaşımlarının Mekanik Özellikleri ve İşlenebilirliği Üzerine Karşılaştırmalı Bir Çalışma

Birol AKYÜZ

MIMO Sistemlerde Alamouti Uzay Zaman Blok Kodlamanın Weibull Sönümleme Kanalı Üzerindeki Performans Analizi

Halil YİĞİT, Abdülkadir Can ÇAKIR, Kerem KÜÇÜK

Stewart Platformu Esaslı Bir Takım Tezgahı İçin Alternatif Mafsal Tasarımı Ve Kinematik Analizi

Ömer ERKAN

Stabilize Yakıt Kullanımının Direkt Enjeksiyonlu Bir Dizel Motorunun NO Emisyon Oluşumuna Etkilerinin İncelenmesi

Vezir AYHAN, İdris CESUR

HPLC ile Enjeksiyon Çözeltilerde Vitamin K3-Amprolyum HCl-Metilparaben-Propilparaben Miktar Tayini

Akın Osanmaz, Esen Bayraktar, Ümit Ergun