Date of Award

11-2019

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science (MS)

Department

Biology

First Advisor

Dr. Khalid Amiri

Abstract

Fragile X Mental Retardation 1 (FMR1) gene produces an FMR protein (FMRP) which is known to regulate the translation process in various organs. It has a significant role in neurons function, maturation, and synaptic plasticity. FMR1 gene encompasses 5 - 30 CGG repeats and the greater number of repeats has the potential to expand during gametogenesis. The expansion depending on the number of CGG repeat undergoes hyper-methylation and is considered as a dynamic mutation in which the expansion increases through generation. Methylation of expanded CGG repeats results in inhibiting the transcription and silencing the gene. There are two types of affected individuals of Fragile X Syndrome, one has the methylated full mutation (no protein produced) and the other is mosaic (low amount of protein produced), which are a result of having different sizes expansion or both methylated and unmethylated alleles. It is not clear yet what causes the differential methylation in different individuals. Therefore, we hypothesize that background gene, such as methyltransferase genes varies between individuals causing the observed epigenetic differences. The phenotypic severity depends on the number of repeats and the degree of methylation, which corresponds to the concentration of FMRP. The study is focusing on DNA and Histone methyltransferase genes, which have an important role in genome imprinting, gene regulation, X chromosome inactivation, and embryonic development. In this study, we identified nine genetic variations in lysine methyltransferase genes only. No variation was identified in DNA and other histone methyltransferase genes. Whole exome analysis resulted in a total of 37 variations which were presented in more than 35 % of mosaic and full mutation samples, 17 were novel variants and ˃28 variants were presented in more than 50 % of mosaic and full mutation samples, and not found in the control. In this preliminary study of fragile X syndrome, we found more variations in introns and intergenic regions that might be associated with methylation level and physical and mental phenotypes. This preliminary data requires further genetic and functional studies, which can ultimately use genetic counseling, precision medicines, and early interventions.

Comments

ينتج جين اكس الهشة للأعاقة الذهنية بروتين المعروف بتنظيم عملية الترجمة في الأعضاء المختلفة ولديه دور كبير في وظيفة الخلايا العصبية، والنضج ومرونة التشابك العصبي. يحتوي الجين على 50-3 من ال CGG المتكررة في الاكسون الاول وكلما زاد التكرار زاد احتمال توسعه خلال عملية تكوين الأمشاج. فزيادة تكرار عدد ال CGG يخضع لارتفاع نسبة الميثيل ويعتبر بمثابة طفرة ديناميكية حيث يزداد خلال الأجيال. يؤدي تكرار ال CGG إلى تثبيت النسخ والتعبير لجين اكس الهشة للأعاقة الذهنية. هناك نوعان من الأفراد المتأثرين بمتلازمة اكس الهشة، أحدهما لديه طفرة كاملة ميثليته (لا ينتج بروتين) والاخر مثيليته جزئية ( ينتج كمية منخفضة من البروتين(، والتي هي نتيجة لوجود اختلافات في حجم التكرار او نتيجة وجود كلا الأليلات المثيلية والغير مثيليه. ليس من الواضح بعد ما الذي يسبب الميثلة التفاضلية في مختلف الأفراد. لذلك نفترض أن الجينات الخلفية، مثل جينات ناقلة المثيلة تختلف بين الأفراد مسببة اختلافات جينية ملحوظة. تعتمد شدة تغير المظهر الخارجي على عدد التكرارات ودرجة المثيلة التي تتوافق مع تركيز بروتين. ستركز الدراسة على جينات الحمض النووي والهيستون الناقلة للميثيل التي لها دور هام في طبع الجينوم، وتنظيم الجينات، وتعطيل الكروموسوم X ‘ والتطور الجنيني. في هذه الدراسة، حددنا تسعة اختلافات وراثية في جينات ليسين الناقلة للميثيل فقط، ولم يتم تحديد أي تباين في الحمض النووي وغيرها من جينات الهيستون الناقلات للميثيل. أسفر تحليل إكسوم الكامل عن 37 تغير في جينات مختلفة في أكثر من من عينات الطفرة الكاملة والجزيئية، 17 متغيرات جديدة وأكثر عن 28 متغير موجود في أكثر من 50 ٪ من عينات الطفرة الكاملة والجزيئية، وتلك التغيرات غير الموجودة في عينات التحكم. في هذه الدراسة الأولية لمتلازمة اكس الهشة، وجدنا في هذه الدراسة الابتدائية على ان المتغيرات في الإنترونات وبين الجينات قد تترافق في مستويات مثيلة مختلفة وكذلك الأنماط الجسدية والعقلية في أفراد متلازمة X الهشة. تتطلب هذه البيانات الأولية مزيدًا من الدراسات الجينية والوظيفية التي يمكنها في النهاية استخدامها للاستشارة الوراثية والعلاجات الدقيقة والتدخلات المبكرة.

Download
COinS