Аннотация с ExAC

18 159 (25 %) мутаций из базы HGMD описаны в ExAC.

Результаты, полученные с помощью polyphen2 и SIFT

Мы предсказали вес мутаций используя утилиты polyphen2 и SIFT. Polyphen2 имеет два вида моделей для предсказания патогенности: HumDiv и HumVar. Согласно описанию разработчиков, HumVar лучше предсказывает менделирующие заболевания, в то время как HumDiv лучше подходит для комплексных фенотипов и аллелей из категории условно патогенных [9]. Мы выбрали модель HumDiv чтобы использовать более широкое определение патогенности. Пороги отсечения патогенных и вероятно патогенных вариантов были установлены по умолчанию.

Polyphen2 проаннотировал 52 248 мутаций, из которых 39 032 (72 %) были определены как патогенные и 6 220 (11 %) — как вероятно патогенные. Утилита SIFT проаннотировала 53 097 мутаций, из которых 34 638 (65 %) были определены как патогенные и 4 358 (8 %) — как вероятно патогенные (с низкой вероятностью). Обе утилиты смогли распознать введенные в базу варианты как патогенные в 70–80 % случаев, что соотносится с их ожидаемой эффективностью [2, 3].

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Использование базы ExAC в качестве ресурса, содержащего информацию о частотах аллелей

Техническое описание ресурса ExAC пока не выпущено, но известно, что база включает данные не только популяционно-генетических исследований, но также проектов секвенирования образцов пациентов с различными заболеваниями. Мы полагаем, что в таких проектах используют меньшее число образцов, чем в популяционно-генетических исследованиях, и их влияние на результирующую частоту должно быть несущественным, особенно если были проанализированы образцы большого числа индивидуумов в популяционно-генетических исследованиях. Поэтому из анализа мы исключили мутации, которые были генотипированы только у нескольких индивидуумов. За исключением этого мы считаем, что ExAC можно уверенно использовать для оценки частот в таких исследованиях, как наше. Авторы этой базы данных утверждают, что она может использоваться в качестве эталонного набора частот аллелей для изучения заболеваний.

Наличие синонимичных мутаций в базе HGMD

95 % всех мутаций из базы HGMD распределялись snpEff на две группы: миссенс-мутации и нонсенс-мутации. Однако приблизительно 2,5 % мутаций определялись как синонимические (таблица). Хотя патогенность синонимичных вариантов описана в литературе, в большинстве случаев синонимичные мутации считаются безвредными. Мы сфокусировались на этой группе как на группе вариантов с наиболее спорной патогенностью. Утилита polyphen2 вообще не выполняет оценку патогенности синонимичных мутаций, поскольку опирается в первую очередь на влияние мутации на аминокислотную последовательность белка. Утилита SIFT позволяет выполнять оценку синонимичных мутаций на патогенность, и она определила лишь 4 из 1793 синонимичных мутаций как патогенные. Высока вероятность того, что остальные 1789 мутаций (~2,5 % всех мутаций в HGMD) на самом деле не являются патогенными, поскольку не имеют никаких других признаков патогенности.

Анализ синонимичных патогенных мутаций в базе HGMD

Только одна из четырех синонимичных мутаций HGMD, которые были оценены как патогенные инструментом SIFT, описана в dbSNP [10]. Это мутация NM_005228.3:с.2361G>A (NP_005219.2:p.Gln787=) c rsid rs1050171. Согласно данным Zhang и соавт. [11], эта мутация связана с раком легких, молекулярный механизм ее действия не определен. Альтернативный (мутантный) аллель А присутствует с частотой около 43 %, согласно данным проекта «1000 геномов», представленным в dbSNP. База ClinVar [12] определяет этот SNP как непатогенный [13]. Причины определения данной мутации как патогенной инструментом SIFT, видимо, связаны с консервативностью позиции, где произошла мутация. Она располагается в 3-м положении кодона, которое обычно менее консервативно, чем 1-е и 2-е положения и получает меньшую оценку. Однако для этой мутации оценка эволюционной консервативности PhyloP Vertebrate, полученная из UCSC Genome Browser [14], с оценкой 1-го и 2-го положения в близлежащих кодонах гораздо выше, чем оценка других нуклеотидов, располагающихся в 3-м положении кодона, что говорит о высокой консервативности данного нуклеотида.

В конце концов, истинную природу этой мутации определить очень сложно. С одной стороны, существуют доказательства в пользу того, что эта мутация непатогенная: данные базы ClinVar, синонимический тип, высокая частота аллельных вариантов в популяции. С другой стороны, результаты предсказывания с помощью утилиты SIFT данных базы HGMD и высокая эволюционная консервативность — доказательства в пользу патогенности этого варианта. Это пример иллюстрирует сложность предсказания патогенности мутации: даже ручной анализ не может обеспечить однозначного толкования результатов, поскольку тип мутации зависит от выбора инструмента анализа.

Варианты, в которых мутация присутствует только в гетерозиготе

Для анализа мутаций, отсутствующих в образцах в гомозиготном состоянии, мы выделили четыре мутации, каждая из которых присутствовала в гетерозиготе на уровне более 75 % и в гомозиготе на уровне менее 5 % (по крайней мере в базе ExAC):

1. chr1:1650845G>A (rs1059831, ген CDK11A, HGMD фенотип: связана с диабетом 2-го типа) [15],
2. chr2:112614429G>A (rs72936240, ген ANAPC1, HGMD фенотип: дефицит белка, связанный с риском возникновения рака) [16],
3. chr7:142458451A>T (rs111033566, ген PRSS1, HGMD фенотип: наследственный панкреатит) [17],
4. chr17:7197581G>T (rs189257850, ген YBX2, HGMD фенотип: связана с мужским бесплодием) [18].

Мутации 2 и 3 никогда не были представлены в гомозиготе ни для одной популяции, мутация 1 была представлена в гомозиготе только в одном из 8 209 образцов в южно- азиатской популяции. Для мутации 4 по непонятным причинам было генотипировано всего 203 образца, тогда как, например, для мутаций 1–3 — приблизительно 60 000. Для мутации 4 как гомозиготы были описаны 1 человек из 52 в восточноазиатской популяции и 13 из 62 — в латиноамериканской.