本周分享文献：DeNovoKAT5VariantsCauseaSyndromewithRecognizableFacialDysmorphisms,CerebellarAtrophy,SleepDisturbance,andEpilepsy，于年8月20日发表在AJHG(IF=9.)上。现小编就带大家一起来揭开这篇文章的面纱。
KAT5基因编码一种必需的赖氨酸乙酰转移酶(过去也叫TIP60)，该酶参与调节基因表达、DNA修复、染色质重塑、细胞凋亡和细胞增殖。目前尚无研究发现该基因上的变异导致遗传病。本研究通过外显子测序发现了3个KAT5基因上的denovo杂合错义突变，分别落在染色体结构域(p.Arg53His)及乙酰基-CoA结合位点(p.CysSer和p.SerAla)，且这三个变异分别发生在三个均患有脑畸形、癫痫、发育迟缓或智力残疾，严重的睡眠障碍和进行性小脑萎缩的患者中。为了了解KAT5变异患者疾病表型背后的分子机制，通过组蛋白乙酰化测定发现KAT5突变降低甚至失去了行使NuA4/TIP60多亚基复合物乙酰化染色质中组蛋白H4尾巴的能力。进一步的成纤维细胞转录组分析显示，控制发育的多个基因被解除调控。其中，参与昼夜节律控制的关键基因PER1的表达上调，其影响与所有个体的睡眠异常的表型一致。
患者表型描述
◆三个患者分别为30岁女性、13岁男性和2岁男性，涉及的共有表型有脑畸形、癫痫、发育迟缓或智力残疾、严重的睡眠障碍和进行性小脑萎缩，并提示了有可识别的面部特征，其中患者2从出生记录到13岁。
详见原文Figure1A：三个患者的表型
鉴定致病突变
◆外显子测序发现了3个位于KAT5基因功能域的denovo错义突变：c.GA(p.Arg53His)、c.TA(p.CysSer)、c.TG(p.SerAla)。(注意：本研究中的denovo是指gnomAD数据库中没有记录的突变)
◆研究者通过以下方法锁定这3个突变：
①数据库信息：未在gnomAD数据中出现，表明突变极其罕见，在10万人中都未被发现；
②发生功能性突变：三个位点均为错义突变，改变蛋白编码；
③改变蛋白3D结构：突变的蛋白结构可能会改变其与乙酰辅酶a的相互作用；
④保守性：位于保守序列上，通过多个物种的序列比对表明这些突变所在的位点基因型极其保守；
⑤危害性：预测为有害突变，多个评估指标(pLI得分、observed/expected比例、%HI得分)表明KAT5基因可能与显性疾病相关；危害性预测软件(DANN、DEOGEN2、EIGEN、FATHMM-MKL、M-CAP、MutationAssessor、MutationTaster、SIFT)表明这些突变可能是致病突变。
详见原文Figure1B1C：KAT5基因上3个变异的位置及影响的氨基酸改变
功能研究
◆研究者利用基因组编辑在人K细胞的引入KAT5基因野生型和突变型cDNAs，蛋白凝胶、免疫印迹和质谱分析纯化显示野生型和突变型KAT5都组装到NuA4/TIP60复合物。
◆通过NuA4/TIP60复合物的组蛋白乙酰转移酶(HAT)活性检测，相比野生型KAT5，所有突变型均不同程度上显示出受损的HAT活性。KAT5在基因表达调控、控制细胞增殖和发育中的起关键作用，这些突变可能通过削弱了KAT5编码的乙酰转移酶活性，并损害NuA4/TIP60复合体在染色质中作为乙酰化靶点的能力，导致了神经发育缺陷的发生。
详见原文Figure2：KAT5变异对NuA4/TIP60乙酰转移酶复合物的功能影响
调控研究
◆研究者通过分析来自患者的原发性人类成纤维细胞的基因表达，发现了下调基因LHX9和KIRREL3，上调基因GFPT2、PER1和HDAC4。其中，PER1基因参与昼夜节律控制，其表达量改变的影响与所有个体的睡眠异常的表型一致。
详见原文Figure3A：患者2和患者3的相同差异表达基因
KAT5错义突变会导致组蛋白乙酰化缺陷，并导致多个基因的转录失调，从而导致伴有睡眠障碍、小脑萎缩和面部畸形的神经发育综合征。
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