MUTYH varyantlarının derin fenotipleme ve bilgisayar temelli yapısal biyoloji araçları ile değerlendirilmesi
Evaluation of MUTYH variants with deep phenotyping and in silico structure modeling tools
Yazar: RAVZA NUR YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. AHMET OKAY ÇAĞLAYAN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Tıbbi Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Genetik = Genetics
Dizin: DNA mutasyon analizi = DNA mutational analysis ; Moleküler genetik = Molecular genetic

Özet:
MUTYH geni, resesif kalıtımlı familyal adenomatöz polipozis (FAP) ve kolorektal kanser (KRK) ile karakterize edilen nadir bir kalıtsal kanser sendromu sebebidir. MUTYH geninde her ne kadar farklı mutasyon çeşitleri bildirilmiş olsa da bildirimlerin çoğunluğu yanlış anlamlı değişimlerden oluşmaktadır. Atipik FAP hastalarının %7-10'unda ve atenüe FAP hastalarının %40'ında MUTYH geninde biallelik patojenik ya da muhtemel patojenik varyantlar saptanmaktadır. Ancak monoallelik formların net etkisi konusunda ve intestinal sistem dışındaki malignitelerle ilişkisine dair belirsizlik devam etmektedir.
Bu tez çalışmasında patojenik ve muhtemel patojenik MUTYH varyant taşıyan malignite tanılı 29 hasta ve 8 aile üyesi ile klinik önemi bilinmeyen varyant taşıyan malignite tanılı 22 hasta retrospektif olarak değerlendirilmiştir. Çalışma popülasyonunun oluşturduğu total allel havuzunda yeni nesil dizileme (YND) ile 7 patojenik ve 3 muhtemel patojenik değişim bulunmuştur. Bu değişimlerin %68,89'u yanlış anlamlı, %22,22'si çerçeve içi insersiyon veya delesyon, %6,67'si çerçeve kayması oluşturan ve %2,22'si de kırpılma bölgesi değişimi şeklindedir. En sık varyantlar sırasıyla ENST00000450313.1:c.884C>T, ENST00000450313.1:c.1437_1439del ve ENST00000450313.1:c.734G>A olarak tespit edilmiştir. Delesyon/duplikasyon analizi yapılan toplam 15 olguda kopya sayısı değişimi saptanmamıştır. 
Klinik açıdan alt gruplara ayrılarak değerlendirildiğinde olgularda %41 meme kanseri, %28 KRK, %17 endometrium veya over kanseri ve 3 hastada multiple kanser öyküsü şeklinde bir dağılım gözlenmiştir. Aile taraması sayesinde MUTYH geninde değişim saptanması üzerine kolonoskopiye yönlendirilen 8 olgunun 3 tanesinde sayısı 1-30 arasında değişen adenomatöz polip varlığı saptanmıştır. Ayrıca daha önce bildirilmemiş ENST00000450313.1:c.1358_1359del varyantı, kliniğiyle birlikte bu tez çalışmasında aydınlatılmıştır. 
Bu çalışma modellenen MUTYH protein yapısında yanlış anlamlı varyantların termodinamik etki değişiminin araştırıldığı ilk ve tek çalışmadır. Oluşturulan protein modelinde klinik önemi bilinmeyen dört adet yanlış anlamlı varyant, kullanılan tüm tahmin araçlarında dengesiz etki yönünde termodinamik değişim sonucu vermiştir. Bu değerlendirme sonucuna göre; ENST00000450313.1:c.797C>G varyantı muhtemel patojenik olarak yorumlanmış ve yapılacak fonksiyonel çalışmalar için öncelikli varyant olarak belirlenmiştir. Ayrıca ENST00000450313.1:c.715G>A varyantı da patojenitesinin tekrar değerlendirilmesi için aday varyant olarak tartışılmıştır. Yorumlanması esnasında meydan okuyucu olabilen klinik önemi bilinmeyen varyantların patojenite sınıflandırmasında gün geçtikçe farklı in silico yöntemler ve biyoinformatik yaklaşımlar kullanılmaktadır. Bu minvalde klinik önemi bilinmeyen yanlış anlamlı varyantların yorumlanması yolunda ek bir yöntem uygulanarak yapısal biyolojik araçların kullanımına bu çalışma ile dikkat çekilmiştir.

Abstract:
The MUTYH gene is a rare cause of hereditary cancer syndrome characterized by recessive familial adenomatous polyposis (FAP) and colorectal cancer (CRC). The majority of the reports consist of missense variants, although different types of mutations have been reported in the MUTYH gene. Biallelic pathogenic or likely pathogenic variants in the MUTYH gene are detected in 7-10% of patients with atypical FAP and 40% of patients with attenuated FAP. Nevertheless, uncertainties maintain regarding the clear effect of monoallelic forms and their relationship with malignancies outside extraintestinal systems.
In this study, 29 patients with a diagnosis of malignancy carrying pathogenic and likely pathogenic MUTYH variant and theirs' 8 family members and 22 patients with a diagnosis of malignancy with a variant of unknown clinical significance were evaluated retrospectively. Seven pathogenic and three likely pathogenic variants were found by next generation sequencing in the total allele pool constituted by these study population. These variants types are occured of 68.89% missense, 22.22% in-frame insertion or deletion, 6.67% frameshift and 2.22% splice region changes. The most common detected variants are ENST000000450313.1:c.884C>T, ENST000000450313.1:c.1437_1439del and ENST00000450313.1:c.734G>A, respectively. Any change in copy number was detected in deletion/duplication analysis of 15 index patients.
A distribution in study cohort was observed as breast cancer in 41%, CRC in 28%, endometrial or ovarian cancer in 17%, and multiple cancer history in 3 patients when evaluated by dividing them into subgroups clinically. During family screening, 3 out of 8 individuals referred for colonoscopy due to detected changes in the MUTYH gene were found to have adenomatous polyps ranging in number from 1 to 30. Furthermore the novel ENST000000450313.1:c.1358_1359del variant was elucidated together with phenotype of case in this study.
This study is the first and only one that investigates the thermodynamic effect of missense variants among the MUTYH protein structure modeled using in silico structural biology techniques. In the protein model, 4 missense variants of unknown clinical significance resulted in destabilising effect for thermodynamic energy changes in all prediction tools. In accordance with the results of this assessment, ENST000000450313.1:c.797C>G variant was interpreted as likely pathogenic and determined as the priority variant for functional studies to be performed. Moreover ENST000000450313.1:c.715G>A variant is also debated as a candidate pathogenic variant. Several in silico methods and bioinformatics approaches are utilized in the pathogenicity classification of variants of unknown clinical significance which may be challenging during interpretation. In respect of this, this study emphasized the use of structural computational biology tools by applying an additional method for the interpretation of missense variants of unknown clinical significance.