Lu YT, Tang HY, Chen K, Lai DY, Wang DC, Yang F. · Frontiers in genetics · 2026

Biallelic <i>RSPH4A</i> loss-of-function variants cause primary ciliary dyskinesia in a Chinese patient.

Resumo em português

CONTEXTO A discinesia ciliar primária (DCP) é um distúrbio raro autossômico recessivo caracterizado por disfunção dos cílios móveis, afetando aproximadamente uma em cada 7.500 a 10.000 nascimentos vivos. Variantes patogênicas nos genes da cabeça das hastes radiais, incluindo RSPH4A, causam DCP com defeitos característicos do par central de microtúbulos. No entanto, as consequências funcionais de variantes novas em RSPH4A permanecem pouco caracterizadas, limitando o aconselhamento genético e o diagnóstico pré-natal. Este estudo visa revelar a etiologia genética da DCP em uma família afetada e a relevância clínica das duas variantes novas de RSPH4A identificadas nessa linhagem. MÉTODOS Recrutamos uma família chinesa de cinco membros incluindo uma probanda feminina de 11 anos com DCP, apresentando bronquiectasia crônica e infecções respiratórias recorrentes. Foram realizadas avaliações clínicas abrangentes, sequenciamento do exoma completo (WES) e sequenciamento por Sanger para identificar variantes genéticas. Análises bioinformáticas, incluindo alinhamento de sequência proteica e modelagem estrutural, foram conduzidas. A validação experimental utilizou mutagênese dirigida, PCR quantitativo em tempo real e Western blot em células HEK293T para caracterizar os efeitos das variantes na estabilidade do mRNA e na expressão proteica. RESULTADOS O WES identificou variantes compostas heterozigóticas em RSPH4A na probanda: RSPH4A (NM_001010892.3): c.2T>C (p.Met1Thr) herdada da mãe e RSPH4A (NM_001010892.3): c.854delA (p.Lys286Serfs*22) herdada do pai, mostrando co-segregação estrita com o fenótipo da doença. A variante c.2T>C interrompeu o códon de iniciação da tradução, enquanto c.854delA introduziu códon de terminação prematuro no domínio da cabeça das hastes radiais. Análise entre espécies demonstrou alta conservação da região afetada em 15 espécies de vertebrados. A modelagem estrutural previu perda completa do domínio da cabeça das hastes radiais na proteína truncada. Estudos funcionais revelaram que c.2T>C prejudicou severamente a tradução proteica apesar dos níveis intactos de mRNA, enquanto c.854delA desencadeou decaimento do mRNA mediado por nonsense e produziu proteína truncada instável. Ambas as variantes resultaram em redução substancial na expressão funcional da proteína RSPH4A. CONCLUSÕES Este estudo identifica variantes de perda de função novas em RSPH4A que causam DCP por mecanismos moleculares distintos, ampliando o espectro mutacional das ciliopatias relacionadas à proteína da cabeça das hastes radiais. Esses achados fornecem evidências robustas para diagnóstico molecular de DCP nesta família e permitem triagem de portadores em parentes sob risco. A estratégia de validação experimental estabelece um quadro para a interpretação de variantes de significado incerto em genes de DCP, facilitando diagnóstico pré-natal e testes genéticos pré-implantacionais precisos para reduzir riscos de recorrência e incidência de defeitos ao nascimento na DCP. Além disso, compreender as consequências funcionais precisas das variantes em RSPH4A informa correlações genótipo-fenótipo e pode orientar o desenvolvimento futuro de intervenções terapêuticas direcionadas para este distúrbio respiratório incapacitante.

Resumo original em inglês

Background Primary ciliary dyskinesia (PCD) is a rare autosomal recessive disorder characterized by defective motile cilia function, affecting approximately one in 7,500 to one in 10,000 live births. Pathogenic variants in radial spoke head genes, including RSPH4A , cause PCD with distinctive central-microtubular-pair defects. However, the functional consequences of novel RSPH4A variants remain poorly characterized, limiting genetic counseling and prenatal diagnostic capabilities. This study aims to reveal the genetic etiology of PCD in an affected family and the clinical significance of the two novel RSPH4A variants identified in this PCD-affected pedigree. Methods We recruited a five-member Chinese family including an 11-year-old female PCD proband presenting with chronic bronchiectasis and recurrent respiratory infections. Comprehensive clinical evaluations, whole exome sequencing (WES), and Sanger sequencing were performed to identify genetic variants. Bioinformatics analyses including protein sequence alignment and structural modeling were conducted. Experimental validation employed site-directed mutagenesis, quantitative real-time PCR, and Western blotting in HEK293T cells to characterize variant effects on mRNA stability and protein expression. Results WES identified compound heterozygous RSPH4A variants in the proband: RSPH4A (NM_001010892.3): c.2T>C (p.Met1Thr) inherited from the mother and RSPH4A (NM_001010892.3): c.854delA (p.Lys286Serfs*22) inherited from the father, showing strict co-segregation with the disease phenotype. The c.2T>C variant disrupted the translation initiation codon, while c.854delA introduced a premature termination codon within the radial spoke head domain. Cross-species analysis demonstrated high conservation of the affected region across 15 vertebrate species. Structural modeling predicted complete loss of the radial spoke head domain in the truncated protein. Functional studies revealed that c.2T>C severely impaired protein translation despite intact mRNA levels, whereas c.854delA triggered nonsense-mediated mRNA decay and produced unstable truncated protein. Both variants resulted in substantial reduction in functional RSPH4A protein expression. Conclusion This study identifies novel loss-of-function RSPH4A variants causing PCD through distinct molecular mechanisms, expanding the mutational spectrum of radial spoke head protein-related ciliopathies. These findings offer compelling proof in favor of a molecular diagnosis of PCD in this family and enable carrier screening for at-risk relatives. The experimental validation strategy establishes a framework for interpreting variants of uncertain significance in PCD genes, facilitating accurate prenatal diagnosis and preimplantation genetic testing to reduce the recurrence risk and birth defect incidence in PCD. Furthermore, understanding the precise functional consequences of RSPH4A variants informs genotype-phenotype correlations and may guide future development of targeted therapeutic interventions for this debilitating respiratory disorder.