SLC6A2 генінің сирек патогендік миссенс- варианттарының in silico талдауы

Өзектілік. SLC6A2 генімен кодталатын, натрийге тәуелді норадреналин тасымалдаушысы (NET), норадренергикалық берілімді реттеудегі негізгі рөл атқарады және ол ортостатикалық төзімсіздік, назар тапшылығы және гиперактивтілік синдромы (НТГС), депрессия және автономдық бұзылыстармен байланысты. Адамның NET норадреналин және антидепрессанттар кешеніндегі крио-ЭМ құрылымдарының пайда болуы, жаңа машиналық оқыту алгоритмдері геннің белгілі миссенс- варианттарына in silico жүйелі скринингтеу мүмкіндігін ашты, сондай-ақ бұрын сипатталмаған патогендік ауыстыруларды анықтауға мүмкіндік беріп, идиопатикалық ортостатикалық төзімсіздік, терапияға төзімді депрессия, терапияға парадоксалды жауап немесе мұрагерлік автономдық бұзылыстардың жағдайларын түсіндіре алады.

Зерттеудің мақсаты. SLC6A2 генінің NCBI дерекқорында (GRCh38.p14 жинағы) тіркелген миссенс-варианттарын талдау, патогенділік бойынша ең жоғары болжамдарға ие варианттарды бөліп көрсету және оларды заманауи биоинформатикалық құралдар арқылы құрылымдық-функционалдық сипаттау.

Материалдар және әдістер. SLC6A2 гені (GRCh38) үшін клиникалық маңызы белгісіз 725 миссенс бірнуклеотидті варианттарының (БНВ) ішінен патогенділіктің ең жоғары бағалары бар (AlphaMissense ≥0,99 және LIST-S2 ≥0,99) биаллельді варианттар таңдалды. Екі сирек вариант – rs1397308523 (Pro108Thr) және rs759975667 (p.Gln314Arg) – кешенді in silico талдауына ұшыратылды.

Нәтижелер және талқылау. Екі ауыстырылатын қалдық та жоғары консервативті (ConSurf 9/9). Топологияның болжамы (DeepTMHMM) және домендік ұйымдастырудың болжамы (PROSITE) жабайы типтен ешқандай айырмашылықты көрсетпеді. MutPred2 жалпы патогенділікті тиісінше 0,87 және 0,91 деп бағалады. I-Mutant 2.0 және MUpro ақуыз тұрақтылығының төмендеуін болжады (ΔΔG –1,11 және –0,94 ккал/моль).

Қорытындылар. Ең жоғары болжамдалған патогенділікке ие rs1397308523 және rs759975667 миссенс-ауыстырулар, SLC6A2-дегі функционалдық зерттеулер мен клиникалық когорттардағы ізденім үшін басым нұсқа болып табылады.

1. Alexandrov A.I., Mileni M., Chien E.Y., Hanson M.A., Stevens R.C. Microscale fluorescent thermal stability assay for membrane proteins. Structure. 2008; 16 (3): 351-359. https://doi.org/10.1016/j.str.2008.02.004

2. Ashkenazy H., Abadi S., Martz E., Chay O., Mayrose I., Pupko T., Ben-Tal N.. ConSurf 2016: an improved methodology to estimate and visualize evolutionary conservation in macromolecules. Nucleic Acids Res. 2016; 44 (W1): 344-350. https://doi.org/10.1093/nar/gkw408

3. Bayles R., Harikrishnan K.N., Lambert E., Baker E.K., Agrotis A., Guo L., Jowett J.B., Esler M., Lambert G., El-Osta A. Epigenetic modification of the norepinephrine transporter gene in postural tachycardia syndrome. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2012; 32 (8): 1910-1916. https://doi.org/10.1161/ATVBAHA.111.244343

4. Brown C.R., Shetty M., Foster J.D. Palmitoylation regulates norepinephrine transporter uptake, surface localization, and total expression with pathogenic implications in postural orthostatic tachycardia syndrome. J. Neurochem. 2025; 169 (2): e16241. https://doi.org/10.1111/jnc.16241

5. Bymaster F.P., Katner J.S., Nelson D.L., Hemrick-Luecke S.K., Threlkeld P.G., Heiligenstein J.H., Morin S.M., Gehlert D.R., Perry K.W. Atomoxetine increases extracellular levels of norepinephrine and dopamine in prefrontal cortex of rat: a potential mechanism for efficacy in attention deficit/ hyperactivity disorder. Neuropsychopharmacology. 2002; 27 (5): 699-711. https://doi.org/10.1016/S0893-133X(02)00346-9

6. Capriotti E., Fariselli P., Casadio R. I-Mutant2.0: predicting stability changes upon mutation from the protein sequence or structure. Nucleic. Acids Res. 2005; 33: 306-310. https://doi.org/10.1093/nar/gki375

7. Cheng J., Novati G., Pan J., Bycroft C., Žemgulytė A., Applebaum T., Pritzel A., Wong L.H., Zielinski M., Sargeant T., Schneider R.G., Senior A.W., Jumper J., Hassabis D., Kohli P., Avsec Ž. Accurate proteome-wide missense variant effect prediction with AlphaMissense. Science. 2023; 381 (6664): eadg7492. https://doi.org/10.1126/science.adg7492

8. Cheng J., Randall A., Baldi P. Prediction of protein stability changes for single-site mutations using support vector machines. Proteins. 2006; 62 (4): 1125-1132. https://doi.org/10.1002/prot.20810

9. Fichna J.P., Humińska-Lisowska K., Safranow K., Adamczyk J.G., Cięszczyk P., Żekanowski C., Berdyński M. Rare Variant in the SLC6A2 Encoding a Norepinephrine Transporter Is Associated with Elite Athletic Performance in the Polish Population. Genes (Basel). 2021; 12 (6): 919. https://doi.org/10.3390/genes12060919

10. Hahn M.K., Robertson D., Blakely R.D. A mutation in the human norepinephrine transporter gene (SLC6A2) associated with orthostatic intolerance disrupts surface expression of mutant and wild-type transporters. J. Neurosci. 2003; 23 (11): 4470-4478. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.23-11-04470.2003

11. Hallgren J., Tsirigos K.D., Pedersen M.D. DeepTMHMM predicts alpha and beta transmembrane proteins using deep neural networks. bioRxiv; 2022. https://doi.org/10.1101/2022.04.08.487609

12. Li L.B., Chen N., Ramamoorthy S., Chi L., Cui X.N., Wang L.C., Reith M.E. The role of N-glycosylation in function and surface trafficking of the human dopamine transporter. J. Biol. Chem. 2004; 279 (20): 21012-21020. https://doi.org/10.1074/jbc. M311972200

13. Malhis N., Jacobson M., Jones S.J.M., Gsponer J. LIST-S2: taxonomy based sorting of deleterious missense mutations across species. Nucleic. Acids Res. 2020; 48: 154-161. https://doi.org/10.1093/nar/gkaa288

14. Michelson D., Adler L., Spencer T., Reimherr F.W., West S.A., Allen A.J., Kelsey D., Wernicke J., Dietrich A., Milton D. Atomoxetine in adults with ADHD: two randomized, placebocontrolled studies. Biol. Psychiatry. 2003; 53 (2): 112- 120. https://doi.org/10.1016/s0006-3223(02)01671-2

15. Miranda M., Dionne K.R., Sorkina T., Sorkin A. Three ubiquitin conjugation sites in the amino terminus of the dopamine transporter mediate protein kinase C-dependent endocytosis of the transporter. Mol. Biol. Cell. 2007; 18 (1): 313-23. https://doi.org/10.1091/mbc.e06-08-0704

16. Paczkowski F.A., Bönisch H., Bryan- Lluka L.J. Pharmacological properties of the naturally occurring Ala(457)Pro variant of the human norepinephrine transporter. Pharmacogenetics. 2002; 12 (2): 165-73. https://doi.org/10.1097/00008571-200203000-00010

17. Pejaver V., Urresti J., Lugo-Martinez J., Pagel K.A., Lin G.N., Nam H.J., Mort M., Cooper D.N., Sebat J., Iakoucheva L.M., Mooney S.D., Radivojac P. Inferring the molecular and phenotypic impact of amino acid variants with MutPred2. Nat. Commun. 2020; 11 (1): 5918. https://doi.org/10.1038/s41467-020-19669-x

18. Pörzgen P., Bönisch H., Brüss M. Molecular cloning and organization of the coding region of the human norepinephrine transporter gene. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1995; 215 (3): 1145-1150. https://doi.org/10.1006/bbrc.1995.2582

19. Proft F., Kopf J., Olmes D., Hempel S., Schmidt B., Riederer P., Deckert J., Pfuhlmann B., Reif A., Unterecker S. SLC6A2 and SLC6A4 variants interact with venlafaxine serum concentrations to influence therapy outcome. Pharmacopsychiatry. 2014; 47 (7): 245-50. https://doi.org/10.1055/s-0034-1390412

20. Ramoz N., Boni C., Downing A.M., Close S.L., Peters S.L., Prokop A.M., Allen A.J., Hamon M., Purper-Ouakil D., Gorwood P. A haplotype of the norepinephrine transporter (Net) gene Slc6a2 is associated with clinical response to atomoxetine in attention-deficit hyperactivity disorder (ADHD). Neuropsychopharmacology. 2009; 34 (9): 2135- 2142. https://doi.org/10.1038/npp.2009.39

21. Richards S., Aziz N., Bale S., Bick D., Das S., Gastier-Foster J., Grody W.W., Hegde M., Lyon E., Spector E., Voelkerding K., Rehm H.L. 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. 2015; 17 (5): 405-424. https://doi.org/10.1038/gim.2015.30

22. Rott R., Szargel R., Shani V., Hamza H., Savyon M., Abd Elghani F., Bandopadhyay R., Engelender S. SUMOylation and ubiquitination reciprocally regulate α-synuclein degradation and pathological aggregation. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 2017; 114 (50): 13176-13181. https://doi.org/10.1073/pnas.1704351114

23. Shannon J.R., Flattem N.L., Jordan J., Jacob G., Black B.K., Biaggioni I., Blakely R.D., Robertson D. Orthostatic intolerance and tachycardia associated with norepinephrine-transporter deficiency. N. Engl. J. Med. 2000; 342 (8): 541-549. https://doi.org/10.1056/NEJM200002243420803

24. Sigrist C.J., de Castro E., Cerutti L., Cuche B.A., Hulo N., Bridge A., Bougueleret L., Xenarios I. New and continuing developments at PROSITE. Nucleic. Acids. Res. 2013; 41: D344-7. https://doi.org/10.1093/nar/gks1067

25. Singh N., Hazari P.P., Mittal P., Yadav S.K., Kumar N., Mishra G., Dahiya S., Mishra A.K. Role of selective serotonin reuptake inhibitors, serotoninnorepinephrine reuptake inhibitors and psychedelics in the treatment of major depressive disorder: A perspective on mechanistic insight and current status. Eur. J. Pharmacol. 2025; 1001: 177737. https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2025.177737

26. Tan J., Xiao Y., Kong F., Zhang X., Xu H., Zhu A., Liu Y., Lei J., Tian B., Yuan Y., Yan C. Molecular basis of human noradrenaline transporter reuptake and inhibition. Nature. 2024; 632 (8026): 921-929. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07719-z

27. Torres G.E., Yao W.D., Mohn A.R., Quan H., Kim K.M., Levey A.I., Staudinger J., Caron M.G. Functional interaction between monoamine plasma membrane transporters and the synaptic PDZ domaincontaining protein PICK1. Neuron. 2001; 30 (1): 121- 134. https://doi.org/10.1016/s0896-6273(01)00267-7

28. von Heijne G. Proline kinks in transmembrane alpha-helices. J. Mol. Biol. 1991; 218 (3): 499-503. https://doi.org/10.1016/0022-2836(91)90695-3

29. Wu H.F., Hamilton C., Porritt H., Winbo A., Zeltner N. Modelling neurocardiac physiology and diseases using human pluripotent stem cells: current progress and future prospects. J. Physiol. 2025; 603 (7): 1865-1885. https://doi.org/10.1113/JP286416

30. Wu H.F., Saito-Diaz K., Huang C.W., McAlpine J.L., Seo D.E., Magruder D.S., Ishan M., Bergeron H.C., Delaney W.H., Santori F.R., Krishnaswamy S., Hart G.W., Chen Y.W., Hogan R.J., Liu H.X., Ivanova N.B., Zeltner N. Parasympathetic neurons derived from human pluripotent stem cells model human diseases and development. Cell Stem. Cell. 2024; 31 (5): 734-753. https://doi.org/10.1016/j.stem.2024.03.011

31. Yeh Y.W., Chen C.J., Jang F.L., Kuo S.C., Chen C.Y., Liang C.S., Ho P.S., Yen C.H., Shyu J.F., Wan F.J., Lu R.B., Huang S.Y. SLC6A2 variants may predict remission from major depression after venlafaxine treatment in Han Chinese population. J. Psychiatr. Res. 2015; 61: 33-39. https://doi.org/10.1016/j.jpsychires.2014.11.017

32. Zhang H., Yin Y.L., Dai A., Zhang T., Zhang C., Wu C., Hu W., He X., Pan B., Jin S., Yuan Q., Wang M.W., Yang D., Xu H.E., Jiang Y. Dimerization and antidepressant recognition at noradrenaline transporter. Nature. 2024; 630 (8015): 247-254. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07437-6

33. Zhao S., Tran V.H. Postural Orthostatic Tachycardia Syndrome. StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, 2025.