Неспецифический синдромом преждевременный овариальный недостаточность, ассоциированная с моноаллельной мутацией LIG4 через гаплонедостаточность

Введение: Преждевременная овариальная недостаточность (ПОН) — гетерогенное репродуктивное расстройство, в патогенезе которого все чаще предполагают роль генетических факторов, особенно дефектов путей ответа на повреждение ДНК. ДНК-лигаза IV (LIG4) — ключевой фермент пути негомологичного соединения концов (NHEJ), обеспечивающего репарацию двухцепочечных разрывов ДНК. Однако ее роль при несиндромной ПОН остается неясной. Целью исследования было оценить возможный вклад вариантов LIG4 в развитие несиндромной ПОН.

Результаты: Полноэкзомное секвенирование выявило гетерозиготный вариант со сдвигом рамки считывания в LIG4 (c.1271_1275del) у трехпоколенной ханьской семьи с несиндромной ПОН; вариант ко-сегрегировал с заболеванием. Структурное моделирование на основе AlphaFold предсказало укорочение C-концевой области взаимодействия с XRCC4. Функциональные эксперименты показали, что мутантный белок LIG4 отличается сниженной стабильностью и преимущественно неправильно локализуется в цитоплазме клеток. В клетках KGN яичника снижение экспрессии LIG4 уменьшало жизнеспособность клеток, индуцировало стресс-индуцированное клеточное старение и ухудшало способность к репарации повреждений ДНК. В клетках 293T с нокаутом LIG4 совместная трансфекция дикого и мутантного конструктов выявила дозозависимое нарушение функции, приводившее к усилению апоптоза в базальных условиях и после индукции повреждения ДНК флеомицином, а также к замедленной репарации двухцепочечных разрывов ДНК. Повторный анализ общедоступных данных одноклеточного РНК-секвенирования показал стадиоспецифическое повышение экспрессии LIG4 во время созревания ооцита. Анализ коэкспрессионных сетей выявил обогащение путей анемии Фанкони, сигнального пути фосфатидилинозитол-3-киназы и метаболизма гликанов.

Выводы: Наши данные указывают, что моноаллельные мутации LIG4 могут быть потенциальной генетической причиной несиндромной ПОН с полово-ограниченной пенетрантностью. Хотя необходима дальнейшая валидация на более физиологически релевантных моделях, полученные результаты показывают, что гаплонедостаточность LIG4 может нарушать репарацию двухцепочечных разрывов ДНК и затрагивать молекулярные пути, критически важные для созревания и выживания ооцитов, что указывает на возможную роль пути NHEJ в поддержании функции яичников у человека.