Two Cases of Thyroid Dysgenesis Caused by Different Novel PAX8 Mutations in the DNA-Binding Region: In Vitro Studies Reveal Different Pathogenic Mechanisms.
DNA結合領域における異なる新しいPAX8変異に起因する2例の甲状腺の発育異常：生体外研究で、異なる病原性機構が現れる。
2013-1-11
Thyroid. 2013;
1 Department of Pediatrics, Johannes Gutenberg University Medical School , Mainz, Germany .
Abstract
Background: Mutations in PAX8, a transcription factor gene, cause thyroid dysgenesis (TD). The extreme variability of the thyroid phenotype makes it difficult to identify individuals harboring PAX8 gene mutations. Here we describe two patients with TD and report two novel PAX8 gene mutations (S54R and R133Q). We performed in vitro studies to functionally characterize these mutations. Methods: Using PAX8 expression vectors, we investigated whether the PAX8 mutants localized correctly to the nucleus. To analyze the DNA-binding properties of S54R and R133Q, electrophoretic mobility shift assays were performed. Furthermore, we measured whether the mutant PAX8 proteins were able to activate the thyroglobulin (TG)- and the thyroperoxidase (TPO)-promoters. Results: S54R had an impaired binding to DNA and a negligible activity on the TG- and the TPO-promoters. The DNA-binding property of R133Q, which is located in the highly conserved terminal portion of the PAX8 DNA-binding domain, was normal. Interestingly, it also exhibited dramatically impaired activation of the TG- and TPO-promoters. However, R133Q has no dominant negative effect on the WT protein in vitro. Thus, the underlying molecular mechanism by which the function of R133Q is impaired remains to be elucidated. Conclusions: We identified and functionally characterized two novel mutations of the PAX8 gene that lead to TD by distinct mechanisms. A structural defect of the mutant R133Q leading to a reduced capability for induced fit upon DNA interaction might explain the disparity between its apparently normal binding to DNA, but lack of promoter activation.
甲状腺の表現型の極度の変動性は、PAX8遺伝子突然変異を収容している個人を同定することを難しくする。
ここでは、我々はTDを有する2例の患者を解説して、2つの新しいPAX8遺伝子突然変異（S54RとR133Q）を報告する。
我々は機能的にこれらの突然変異を特徴づけるために生体外研究を行った。
方法：PAX8発現ベクターを使用すること、我々はPAX8変異体が核に正しく局在するかどうか調査した。
ために分析するS54RとR133QのDNA決着性、電気泳動度移動検定は行われた。
さらにまた、変異体PAX8タンパク質が有能だったかどうかにかかわらず、我々は測定したために活性化するチログロブリン（TG） ― そして、チロペルオキシダーゼ（TPO）-プロモーター。
結果：S54RにはTG-とTPO-プロモーターの上でDNAとごくわずかな活性に障害のあるバインディングがあった。
R133Q（それはPAX8 DNA結合領域の高度に節約された終末部に位置する）のDNA決着性は正常だった。
興味深いことには、それもTG-とTPO-プロモーターの劇的に障害のある活性化を示した。
しかし、R133Qには生体外でWTタンパク質の上で優性阻害効果がない。
このように、R133Qの機能が弱められる下にある分子機構は、解明されていない。
結論：我々は、異なった機序によってTDに至るPAX8遺伝子の2つの新しい突然変異を同定して、機能的に特徴づけた。
DNA相互作用にインデュースドフィットの減少した資格に至っている変異体R133Qの構造的欠陥は、DNAに対するその明らかに正常な結合の相違、しかし、プロモーター活性化の不足を説明するかもしれない。
