Thalasemia Hemoglobinopati Review Article

8/10/2019 Thalasemia Hemoglobinopati Review Article

1/14

REVIEW ARTICLE

T h a l a s s e m i c

H e m o g l o b i n o p a t h i e s

MARTIN H .

STEINBERG,

MD,

a n d

JUNIUS

G .

ADAMS,

PhD

H e m o g l o b i n o p a t h i e s a r e d u e t o

c h a n g e s

i n

t h e n o r m a l

a m i n o

a c i d

s e q u e n c e

o f

g l o b i n .

T h a l a s s e m i a s

r e s u l t

f r o m i m b a l a n c e

i n

t h e

n o r m a l

c o o r d i n a t e d

s y n t h e s i s

o f

t h e

g l o b i n

s u b u n i t s t h a t

make

u p

t h e

h e m o g l o b i n

t e t -

r a m e x

I t i s now

a p p a r e n t

t h a t a

s i n g l e

g l o b i n

g e n e

c a n

h a v e

c o d i n g

r e g i o n

m u t a t i o n s

w h i c h

s i m u l t a n e o u s l y

p r o d u c e

a

s t r u c t u r a l d e f e c t

( h e m o g l o b i n o p a t h y )

a n d

a

b i o s y n t h e t i c

d e f e c t

( t h a l a s s e m i a ) .

I t i s

l i k e l y

t h a t two

d i s t i n c t m u t a t i o n s w i t h i n t h e

s a m e

g e n e

c a n o c c u r a n d

THE GENES t h a t

s p e c i f y

t h e

s t r u c t u r e a n d d i r e c t t h e

s y n t h e s i s

o f

g l o b i n

h a v e

b e e n

a s s i g n e d

t o

s p e c i f i c

c h r o m o s o m a l

r e g i o n s , 2 m a p p e d

b y

r e s t r i c t i o n e n -

d o n u c l e a s e

a n a l y s i s , 3 - 6

a n d

c o m p l e t e l y

s e q u e n c e d . ' -

T h e

a

a n d

a - l i k e e m b r y o n i c

C

g e n e s

a r e l o c a t e d

o n

t h e

s h o r t

arm

o f

C h r o m o s o m e

1 6 1

a s

s h o w n

i n F i g u r e

l a .

T h e

a - g l o b i n g e n e s a r e

d u p l i c a t e d ,

a s

a r e m o s t

g l o b i n

g e n e s . 3 T h e

s h o r t

arm o f

Chromosome

1 1

c o n t a i n s

t h e

P - l i k e

g l o bi n g e n e c l u s t e r 2

t h a t

i n c l u d e s

t h e

e m -

b r y o n i c

E - g e n e , t h e

p a i r e d

y - g l o b i n g e n e s

a n d

a d u l t

6 -

a n d

P - g l o b i n

g e n e s

( F i g u r e l b ) .

S e v e r a l v a r i e t i e s o f

t h a l a s s e m i a

i n v o l v e

d e l e t i o n o f

g l o b i n g e n e s

o r

o f

p o r t i o n s

o f

t h e s e

g e n e s .

T h e

e x t e n t o f d e l e t i o n i n

t h e s e

v a r i e t i e s

o f

t h a l a s s e m i a i s

i l l u s t r a t e d

b e n e a t h

e a c h

g e n e c l u s t e r .

A

m o r e

d e t a i l e d p i c t u r e

o f

t h e

s t r u c t u r e

o f

a g l o b i n

g e n e

i s

s h o w n

i n

F i g u r e

2 ,

a l o n g w i t h t h e

p r o c e s s

o f

g e n e

t r a n s c r i p t i o n ,

mRNA

p r o c e s s i n g , a n d mRNA

t r a n s l a t i o n .

Of

s p e c i a l n o t e f o r t h i s

r e v i e w i s t h e

p r o c e s s o f RNA

s p l i c i n g w h e r e i n t h e

i n t e r v e n i n g

s e q u e n c e s ( i n t r o n s ) a r e

c l e a n l y

e x c i s e d

f r o m

p r e c u r s o r

mRNA

a n d

t h e c o d i n g s e g m e n t s

( e x o n s )

a r e

l i g a t e d

t o

f o r m

a

c o n t i n u o u s

s t r e t c h

o f

mRNA t h a t

c o d e s

f o r

g l o b i n . T h i s

p r o c e s s

i s

c o m p l e x ,

n o t

y e t f u l l y

u n d e r -

s t o o d ,

a n d

may t a k e

p l a c e

b y

m o r e

t h a n o n e

m e c h -

a n i s m .

1 4 - 1 6

I t i s

g e n e r a l l y b e l i e v e d

t h a t

s p e c i f i c

n u c l e o -

t i d e

s e q u e n c e s

a r e

r e q u i r e d

a t

t h e

5

e x o n - i n t r o n

( d o n o r ) j u n c t i o n

a n d

a t

t h e

3

i n t r o n - e x o n

( a c c e p t o r )

F r o m t h e V e t e r a n s A d m i n i s t r a t i o n M e d i c a l

C e n t e r a n d

D e p a r t m e n t

o f

M e d i c i n e , U n i v e r s i t y o f

M i s s i s s i p p i

S c h o o l

o f M e d i c i n e ,

J a c k s o n , M i s s i s s i p p i

p r o d u c e a

h e m o g l o b i n o p a t h y

w i t h f e a t u r e s o f

t h a l a s s e -

m i a . I n t h i s

r e v i e w

t he a u t h o r s d i s c u s s s u c h

d i s o r d e r s

a n d

i n c l u d e t h e

Hb

L e p o r e a n d

C o n s t a n t

S p r i n g

v a r i -

a n t s , h y p e r - u n s t a b l e

g l o b i n s ,

m u t a t i o n s

w h i c h

c r e a t e

a l t e r n a t i v e s i t e s

f o r mRNA

s p l i c i n g ,

a n d amino

a c i d

s u b s t i t u t i o n s

l i k e l y

t o b e a s s o c i a t e d w i t h a n

a d d i t i o n a l

t h a l a s s e m i a l e s i o n

w i t h i n

t h e same

g e n e . (Am J P at h o l

1 9 8 3 , 1 1 3 : 3 9 6 - 4 0 9 )

j u n c t i o n

f o r s p l i c i n g

t o

c l e a n l y

a n d

f a i t h f u l l y

t a k e

p l a c e .

I

H e m o g l o b i n o p a t h i e s

a r e d i s o r d e r s o f t h e

p r i m a r y

s t r u c t u r e

o f g l o b i n

a n d

a r e

m o s t

o f t e n

d u e

t o

t h e

s u b s t i t u t i o n o f a

s i n g l e a m i n o a c i d . 1 8

T h e

b i o s y n -

t h e s i s o f

s t r u c t u r a l

v a r i a n t s

i s

g e n e r a l l y

n o r m a l

e x c e p t

f o r

h e m o g l o b i n o p a t h i e s

c a u s e d

b y

6 ( 3 - f u s i o n

g e n e s

( L e p o r e

h e m o g l o b i n s ) 1 8 9

o r

b y

m u t a t i o n s i n

t h e

a - g l o b i n c h a i n

t e r m i n a t i o n c o d o n

( C o n s t a n t

S p r i n g

h e m o g l o b i n s ) . ' 1 8 9

I n

d i s t i n c t i o n ,

t h e

t h a l a s s e m i a s

r e s u l t

f r o m

d i s r u p t i o n

o f

t h e u s u a l c o o r d i n a t e d

s y n -

t h e s i s

o f t h e

g l o b i n c h a i n s t h a t

c o m p r i s e

t e t r a m e r i c

h e m o g l o b i n . ' 9 W i t h

t h e

a b o v e e x c e p t i o n s ,

t h e p r i -

mary

s t r u c t u r e o f

g l o b i n

i n

t h a l as s e m i a w a s c o n -

s i d e r e d t o b e

n o r m a l , 2 0

t h e

c l i n i c a l m a n i f e s t a t i o n s o f

t h e

d i s e a s e

a

r e s u l t

o f

s u b o p t i m a l

s y n t h e s i s

o f t h e

i n -

v o l v e d

g l o b i n c h a i n .

T h e t h a l a s s e m i a

p h e n o t y p e i n c l u d e s

c o m b i n a t i o n s

a n d

v a r y i n g

d e g r e e s

o f

h y p o c h r o m i a a n d

m i c r o c y -

t o s i s , a n e m i a ,

r e t i c u l o c y t o s i s , s p l e n o m e g a l y ,

a n d

e r y t h r o i d b o n e marrow

h y p e r p l a s i a .

T h e m o s t

p r e v -

a l e n t

a n d

c l i n i c a l l y i m p o r t a n t t h a l a s s e m i a s

a r e

t h e

a -

S u p p o r t e d

b y

R e s e a r c h

F u n d s

o f

t h e

V e t e r a n s

A d m i n i s -

t r a t i o n

a n d t h e

M i s s i s s i p p i

A f f i l i a t e

o f t h e

A m e r i c a n

H e a r t

A s s o c i a t i o n .

A d d r e s s

r e p r i n t

r e q u e s t s

t o

M a r t i n

H .

S t e i n b e r g ,

MD

( 1 5 1 ) ,

VA

M e d i c a l

C e n t e r ,

J a c k s o n ,

MS

3 9 2 1 6 .

3 9 6


2/14


3/14

398 STEINBERG

AND

ADAMS

D N A

a .

5 1

t

T r a n s c r i p t i o n

Nm RNA

P r o c e s s i n g

CAP

A A A A . . .

mRNA

CAP

F

A A A A . . .

T r a n s l a t i o n

T

G l o b i n

- U n t r a n s l a t e d

- T r o n s l a t e d

n t r o n s

F i g u r e 2a-The n u c l e o t i d e sequ e nce s t h a t s p e c i f y t h e s t r u c t u r e o f

g l o b i n

ar e

e n c o d e d

i n

d i s c o n t i n u o u s

b l o c k s

o f

DNA

c a l l e d

exons.

T h e

t h r e e

g l o b i n

e xo n s a re

i n t e r r u p t e d b y t w o i n t e r v e n i n g

sequences,

or

i n t r o n s ;

5 ' a n d 3 ' t o t h e c o d i n g

sequ e nce s

a re u n t r an s l at e d p o r t i o ns

o f

DNA.

T h e

5 s eq uenc e s c o n t a i n s p e c i f i c s i g n a l s w h i c h

i n

p a r t

d e t e r -

m i n e

t h e

f r e q u e n c y a n d f i d e l i t y

o f

t r a n s c r i p t i o n a l e v e n t s

a n d h a v e

b e e n

t e r m e d

p r o m o t e r s . b-In a n e n z y m a t i c a l l y

g o v e r n e d p r o -

c es s

t h e e n t i r e

gen e

i s t r a n s c r i b e d

i n t o

a l a r g e

n u c l e a r

RNA

copy,

w h i c h c o n t a i n s u n t r a n s l a t e d sequ e nce s a n d i n t r o n s . c-This

l a r g e

RNA i s

p r o c e s s e d t o y i e l d a s m a l l e r mRNA, w h i c h ca n b e t r a n s -

p o r t e d t o

t h e

c y t o p l as m . D u r i n g p r o c e s s i n g

t h e i n t r o n s

a re c l e a n l y

e x c i s e d a n d

t h e e xo n s l i g a t e d

i n a

p r oc e s s c a l l e d s p l i c i n g .

A

s p e c i a l

ca p

n u c l e o t i d e i s

a d d e d ,

a n d

a

p o l y ( A ) t a i l a t t a c h e d ,

w h i c h

p r o m o t e s

t h e t r a n s l a t i o n a l e f f i c i e n c y a n d s t a b i l i t y o f mRNA.

T h e

a b o v e

e v e n t s

a re a l l i n t r a n u c l e a r .

d-mRNA

i s t r a n s l a t e d i n t o

g l o b i n

on t h e

p o l y r i b o s o m e s

o f t h e

c e l l

c y t o p l a s m .

T h i s i n v o l v e s

t h e i n t e r p l a y

o f

a

number

o f

i n i t i a t i o n a n d e l o n g a t i o n f a c t o r s a n d t r a n s f e r

RNAs

t h a t

convey

t h e

s p e c i f i e d

amino a c i d

t o t h e g r o w i n g

g l o bi n p o l y p ep t i de .

T h e

c o m p l e t e d a a n d

P - c h a i n s ,

w h i c h a re

m ade

on

s e p a r a t e

r i b o -

s o m e s ,

a re

r e l e a s e d ,

heme

groups

i n s e r t e d ,

a n d

t e t r a m e r i c

h e m o -

g l o b i n f o r m e d .

l e m 4 5

a n d Hb

A r l i n g t o n P a r k , 4 6

t he s u g g e s t i o n

t h a t

a - g l o b i n genes

may b e

d u p l i c a t e d , 4 7 a n d t h e

d e m o n -

s t r a t i o n

o f

a - c h a i n l o c u s d u p l i c a t i o n b y

t h e

presence

o f

HbG

B u d a ,

HbJ

P e s t , a n d

HbA i n a

s i n g l e i n d i v i d -

u a l . 4 8 From

our

c u r r e n t , very

c o m p l e t e ,

u n d e r s t a n d -

i n g

o f

t h e

l o c a t i o n ,

o r g a n i z a t i o n , a n d

n u c l e o t i d e

sequences

o f

t h e

g l o b i n

genes a n d

w i t h

our

e x p a n d i n g

k n o w l e d g e o f t h e m o l e c u l a r

l e s i o n s

o f t h a l a s s e m i a , i t

ca n b e

p r e d i c t e d

t h a t m u t a t i o n s

c a u s i n g b o t h a

h e m o -

g l o b i n o p a t h y

a n d


m i g h t

b e

p r e s e n t

w i t h -

i n

t h e

same gene.

T h e r e i s now a

g r e a t d e a l o f e v i -

d e n c e t h a t m u t a t i o n s

i n t h e p r o t e i n

c o d i n g

p o r t i o n

o f

t h e

gene

may

p r o d u c e t h e


p h e n o t y p e .

T h e

m e c h a n i s m s a p p e a r v a r i e d .

I n

a d d i t i o n , o t h e r

v a r i a n t

g l o b i n s a p p e a r t o b e a s s o c i a t e d w i t h a

s e p a -

r a t e


p r o d u c i n g m u t a t i o n on t h e same

c h r o m o s o m e .

T h u s

t h e d i s t i n c t i o n

b e t w e e n h e m o g l o -

b i n o p a t h i e s

a n d

t h a l a s s e m i a b e c o m e s u n c l e a r

a n d

t h e

p a r t i c u l a r

c l i n i c a l

s y n d r o m e d e t e r m i n e d

b y

t h e t y p e

a n d

p l a c e

o f

t h e c o d i n g r e g i o n m u t a t i o n .

I n

t h i s

r e v i e w ,

we

w i l l

d i s c u s s

t h a l as s e m i a p h e -

n o t y p e s

a s s o c i a t e d

w i t h

a l t e r a t i o n s

o f

t h e

p r i m a r y

s t r u c t u r e

o f

g l o b i n .

T h e s e

a l t e r a t i o n s

may

b e

t h e

p r i m a r y c a u s e o f t h a l a s s e m i a o r b e i n c i d e n t a l t o

a n

a s s o c i a t e d


l e s i o n .

We i n c l u d e i n o u r

d i s c u s s i o n

t h e

L e p o r e a n d

C o n s t a n t

S p r i n g - l i k e

d e -

f e c t s , h y p e r - u n s t a b l e g l o b i n s , c o d i n g

r e g i o n

d e f e c t s

c r e a t i n g a l t e r n a t i v e

s i t e s

f o r

mRNA

s p l i c i n g

w i t h

a s s o c i a t e d

a m i n o

a c i d

s u b s t i t u t i o n s , s i l e n t c o d i n g

r e g i o n m u t a t i o n s c r e a t i n g

a l t e r n a t i v e

s p l i c e

s i t e s ,

a n d

a m i n o

a c i d

s u b s t i t u t i o n s

w h i c h a r e

l i k e l y

t o

b e

a s -

s o c i a t e d w i t h a n a d d i t i o n a l t h a l a s s e m i a m u t a t i o n

o n

t h e

s a m e c h r o m o s o m e .

T h e L e p o r e a n d

C o n s t a n t

S p r i n g - l i k e H e m o g l o b i n s

T h e s e

P - l i k e

a n d

a - g l o b i n

v a r i a n t s a r e

c o n s i d e r e d

t o g e t h e r

b e c a u s e

b o t h h a v e

e x t e n s i v e

d i f f e r e n c e s

b e -

t w e e n t h e

s t r u c t u r e

o f

t h e

v a r i a n t

a n d n o r m a l

g l o b i n s .

T h e s e

d i f f e r e n c e s

a r e

c a u s e d

i n

t h e

c a s e

o f L e p o r e

h e m o g l o b i n s b y

n o n h o m o l o g o u s

c r o s s i n g

o v e r

b e -

t w e e n

6 a n d

P

g e n e s

a n d

i n t h e

C o n s t a n t

S p r i n g

mu-

t a n t s

b y

t e r m i n a t i o n

c o d o n m u t a t i o n a n d

e l o n g a t e d

a - g l o b i n

c h a i n s . T h e s e v a r i a n t s

h a v e b e e n

r e c o g n i z e d

a s

b e i n g a s s o c i a t e d

w i t h t h e


p h e n o t y p e

f o r a

n u m b e r

o f

y e a r s ,

h a v e

b e e n t h e

s u b j e c t

o f

c o n -

s i d e r a b l e

s t u d y ,

a n d w i l l

n o t b e

c o v e r e d

i n

d e t a i l .

T h e L e p o r e h e m o g l o b i n s ,

t h e f i r s t s t r u c t u r a l

v a r i -

a n t s

t o b e a s s o c i a t e d

w i t h

t h e


p h e n o t y p e , 4 9

c o n s i s t o f

3

known d i f f e r e n t 6 ( 3 - f u s i o n

c h a i n s , 5 0 - 5 3

a l t h o u g h

a d d i t i o n a l

e x a m p l e s

a r e

p o s s i b l e ( T a b l e 1 ) .

T h e

c r o s s i n g

o v e r

e v e n t d e l e t e s

t h e

n o r m a l

P - g l o b i n

g e n e f r o m t h e

c h r o m o s o m e

c o n t a i n i n g

t h e f u s i o n

g e n e . 5 ' 5 4

T h i s ,

i n

a d d i t i o n t o t h e

r e d u c e d

s y n t h e s i s

o f

L e p o r e g l o b i n , l e a d s i n

h e t e r o z y g o t e s ,

t o

h e m a t o l o g i c

f e a t u r e s

o f

P - t h a l a s s e m i a

t r a i t . 1 9 I t i s n o t c l e a r

w h a t

u n d e r l i e s

t h e r e d u c e d

s y n t h e s i s

o f

L e p o r e h e m o g l o -

b i n s , w h i c h ,

i n

s o m e

r e s p e c t s ,

r e s e m b l e s t h e

s y n t h e s i s

o f

t h e n o r m a l H b A 2 . 5 5 5 9 S i n c e t h e a m i n o t e r m i n a l

p o r t i o n

o f

L e p o r e

g l o b i n

i s

d e r i v e d

f r o m

t h e

6 - g l o b i n

g e n e

w h i c h

i s

i n h e r e n t l y

a

p o o r l y e x p r e s s e d

g e n e

when

c o m p a r e d w i t h t h e

P - c h a i n

g e n e , f r o m

w h i c h

i t

a r o s e ,

i t

i s

p o s s i b l e

t h a t

t h e 6 - c h a i n a n d

L e p o r e

h e m o -

g l o b i n

g e n e s

b o t h

c o n t a i n t h e

s a m e

c h a n g e s

w h i c h

i m p a i r t h e

e f f i c i e n c y

o f t r a n s c r i p t i o n . T h e

CCAAT

b o x

o f t h e

6 - g l o b i n g e n e ,

a

r e g i o n

w h i c h

a f f e c t s t h e

f r e q u e n c y

o f

t r a n s c r i p t i o n a l e v e n t s ,

c o n t a i n s a

s i n g l e

n u c l e o t i d e c h a n g e (CCAAC) f r o m t h a t o f

t h e

P - g l o b i n

g e n e . 9 Hb P a r c h m a n ,

a

6 P 6

v a r i a n t

w h i c h p r o b a b l y

a r o s e

b y

a

d o u b l e

n o n h o m o l o g o u s

c r o s s o v e r ,

i s s y n -

t h e s i z e d l i k e

n o r m a l 6 - c h a i n b u t

p r o b a b l y c o n t a i n s

a

P

f i r s t

i n t e r v e n i n g s e q u e n c e ( I V S - 1 ) . 6 0 T h u s , c h an g e s

i n

6

o r L e p o r e

I V S - 1

a r e a l o n e u n l i k e l y t o

e x p l a i n t h e

r e d u c e d

t r a n s c r i p t i o n

o f

t h e s e g l o b i n s . T h e r e i s e v i -

d e n c e

s u g g e s t i n g

t h a t

6

a n d

6 p

mRNA

i s u n s t a b l e . 5 7

I t

h a s

a l s o

b e e n

d e m o n s t r a t e d

t h a t t h e r e

i s

d e f e c t i v e

b .

C .

d .

A J P

-

D e c e m b e r 1 9 8 3


4/14

THALASSEMIC HEMOGLOBINOPATHIES

3 9 9

T a b l e

1

-

F e a t u r e s o f t h e

L e p o r e a n d C o n s t a nt

S p r i n g - l i k e

H e m o g l o b i n s

S i t e o f

V a r i a n t

a b n o r m a l i t y

i n

h e t e r o z y g o t e

C l i n i c a l

f e a t u r e s

L e p o r e

B o s t o n

6 8 7 - p l 1 1 6

1 0 - 1 2

, 3 - t h a l a s s e m i a

t r a i t

L e p o r e B a l t i m o r e

d 5 0 - P 8 6

1 0 - 1 2

p - t h a l a s s e m i a

t r a i t

L e p o r e

H o l l a n d i a

6 2 2 - p 5 0

1 0 - 1 2


t r a i t

C o n s t a n t

S p r i n g

a 1 4 2

U A A - . C A A ( g l n )

0 . 2 - 1 . 7

a - t h a l a s s e m i a - 2

K o y a D o r a

a 1 4 2

U A A - U C A ( s e r )

0 . 5 - 1 0

c - t h a l a s s e m i a - 2

I c a r i a

6 1 4 2

U A A - . A A A ( l y s )

< 1


S e a l

R o c k

a 1 4 2 UAA-

G A A ( g l u )

2


a c c u m u l a t i o n o f

6 p

mRNA i n

gene

t r a n s f e r

s y s t e m s

p r i m e d

w i t h

L e p o r e gene s

c o n s t r u c t e d

i n

v i t r o . 6

Hb

C o n s t a n t

S p r i n g

was f i r s t

d e f i n i t i v e l y

d e s c r i b e d

b y

M i l n e r

a n d

h i s

c o - w o r k e r s 6 2 , 6 3 a n d wa s

f o l l o w e d

b y

t h e

f i n d i n g o f

s e v e r a l

o t h e r v a r i a n t s w i t h

s i m i l a r c h a r -

a c t e r i s t i c s

( T a b l e 1 ) . I n

t h i s

f a m i l y

o f

a - g l o b i n

mu-

t a n t s , a

n u c l e o t i d e

c h a n g e

i n

t h e t e r m i n a t i o n

c o d o n

w h i c h

f o l l o w s

t h e

l a s t

t r a n s l a t e d

c o d o n

a l l o w s

con-

t i n u e d

t r a n s l a t i o n o f

a-mRNA

u n t i l

a s u b s e q u e n t

i n -

p h a s e

t e r m i n a t i o n c o d o n

appears.63 T h i s

e x t e n d s t h e

a - c h a i n

b y

3 1

a m i n o a c i d

r e s i d u e s . T h e s t r u c t u r e

o f

t he f o ur known

t e r m i n a t i o n

c o d o n

v a r i a n t s d i f f e r a t

a m i n o

a c i d

r e s i d u e

1 4 2 ,

t h e

s i t e o f

t h e

e x p e c t e d

t e r -

m i n a t i o n

c o d o n . 6 4 - 6 6

T h e

r e m a i n i n g 3 0

e x t r a

r e s i d u e s

are

i d e n t i c a l

a n d p r e d i c t e d

b y

t h e sequence

o f

t h e 3

n o n - c o d i n g mRNA

a n d DNA.

6 7

An

i n - p h a s e t e r m i -

n a t i o n

c o d o n

occurs

f o l l o w i n g t h e 3 1 s t

a d d i t i o n a l

a m i n o

a c i d . 6 7

Hb

C o n s t a n t S p r i n g mRNA

may b e

u n s t a b l e ,

l e a d i n g

t o r e d u c e d g l o b i n

s y n t h e s i s . 1 9 T h e

presence

o f

a n

Hb

C o n s t a n t

S p r i n g

gene

causes

t h e

h e m a t o l o g i c f e a t u r e s

o f h e t e r o z y g o u s

a - t h a l a s s e m i a -

2 .

When

p r e s e n t w i t h

t h e


c h r o m o -

s o m e,

w h i c h h a s d e l e t i o n

o f

b o t h

a - g l o b i n

genes,

HbH

d i s e a s e occurs.

M e s s e n g e r RNA

s t u d i e s d e m o n -

s t r a t e d d e c r e a s e d

amounts

o f

a-mRNA

w h i c h wa s

p r o b a b l y u n s t a b l e , b e c a u s e

t h e amount o f a-mRNA

wa s

g r e a t e r

i n

b o n e

marrow c e l l s

t h a n i n

r e t i c u l o -

c y t e s .

6 8 7 0

T h e

c l i n i c a l

a n d

b i o c h e m i c a l

p r o p e r t i e s o f

L e p o r e

a n d

C o n s t a n t

S p r i n g

h e m o g l o b i n s h a v e b e e n

r e v i e w e d

i n

d e t a i l

b y

W e a t h e r a l l

a n d

C l e g g . ' 9

T h e

H y p e r - u n s t a b l e


Hb

I n d i a n a p o l i s

3 1 1 2

c y s ' a r g ) p r o v i d e d

t h e f i r s t

e v i d e n c e

t h a t

a s i n g l e

a m i n o

a c i d s u b s t i t u t i o n

c o u l d

p r o d u c e

t h e

f i n d i n g s

o f

t y p i c a l

t h a l a s s e m i a . 7 1 . 7 2 T h i s

v a r i a n t

i s

s y n t h e s i z e d

a t

a

n e a r n o r m a l

r a t e

b u t

i s

s o

r a p i d l y

c a t a b o l i z e d

t h a t t h e h a l f - l i f e

o f

t h e

p l n d i a n a p o l i s

c h a i n i s

l e s s t h a n

1 0

m i n u t e s . 7 1

T h u s ,

Hb


i s

u n d e t e c t a b l e i n

t h e h e m o l y s a t e

b y

a l l t h e

commonly

u s e d

t e c h n i q u e s , 7 2

a n d i t i s

n o t known

w h e t h e r

t h e

P l n d i a n a p o l i s

c h a i n b i n d s h e m e

or p a r t i c i p a t e s

i n

t e t -

r a m e r

f o r m a t i o n .

F u r t h e r s u p p o r t i n g

t h e

n e a r

n o r m a l

s y n t h e s i s

o f

Hb


w i t h

r a p i d

p o s t t r a n s l a -

t i o n a l

d e g r a d a t i o n

i s

t h e

o b s e r v a t i o n

t h a t

p I n d i a n a p o l i s

made up

35

o f

n o n - a - r a d i o a c t i v i t y

w h e n

r e t i c u l o -

c y t e

mRNA wa s

t r a n s l a t e d

i n a

w h e a t

germ

c e l l - f r e e

s y s t e m

a n d

t h a t

i n c u b a t i o n o f

r e t i c u l o c y t e s

a t

2 2

C

l e d

t o

a

30 i n c r e a s e

i n

p I n d i a n a p o l i s

r a d i o a c t i v i t y ,

w h e n

c o m p a r e d w i t h

i n c u b a t i o n a t

3 7

C . 7 3 An i n -

t r i g u i n g

a n d

s t i l l

u n s o l v e d q u e s t i o n

i s

why

h e t e r o z y -

g o t e s w i t h

Hb I n d i a n a p o l i s

a p p e a r t o h a v e

s e v e r e

P - t h a l a s s e m i a ,

w h i l e

i n d i v i d u a l s

h e t e r o z y g o u s

f o r

( O - t h a l a s s e m i a

or

o t h e r

u n s t a b l e

P - c h a i n

v a r i a n t s ,

h a v i n g

a

s i m i l a r n e t

a c c u m u l a t i o n o f

P - c h a i n ,

h a v e

m i n i m a l

d i s e a s e .

I t

may b e

t h a t t h e

e r y t h r o c y t e mem-

b r a n e

i s

d a m a g e d

b y

b o t h

t h e a c c u m u l a t i o n

o f

e x c e s -

s i v e

a - g l o b i n

a n d

t h e

e x t r e m e l y

r a p i d c a t a b o l i s m o f

p I n d i a n a P o l i s

c h a i n s . 7 3

I t i s n o t

u n r e a s o n a b l e

t o a s s u m e t h a t i n

o t h e r

pa-

t i e n t s

w i t h

t h e

p h e n o t y p e o f

P - t h a l a s s e m i a

t h e

d i s e a s e

i s p r o d u c e d

b y

a s i m i l a r

m e c h a n i s m .

T h e

d e t e c t i o n

o f

t h e s e v a r i a n t s

c o u l d

b e

e x t r e m e l y

d i f f i c u l t i f

t h e

m u t a -

t i o n

wa s

c h r o m a t o g r a p h i c a l l y s i l e n t .

t h e

d o m i n a n t

t r a n s m i s s i o n

o f severe

t h a l a s s e m i a ,

w h i c h

a p p e a r e d

t o

r e s u l t

f r o m a

new

m u t a t i o n ,

m i g h t p r o v i d e

a

c l u e

t o t h e

presence o f

t h i s t y p e o f

d e f e c t .

H e m o g l o b i n

Quong S z e

( a 1 2 5

l e u , p r o ) ,

a n

a - c h a i n

v a r i a n t

t h a t

p r o d u c e s

a

t h a l a s s e m i c

p h e n o t y p e

b y a

m e c h a n i s m

c o n c e p t u a l l y

s i m i l a r

t o Hb

I n d i a n a p o l i s ,

w a s

f o u n d i n q u i t e a

d i f f e r e n t way.74 A

p a t i e n t w i t h

HbH

d i s e a s e w a s

n o t e d t o

h a v e d e l e t i o n

o f

o n l y two

a - g l o b i n g e n e s . 7 5

HbH d i s e a s e

i s

t y p i c a l l y

c a u s e d

b y

d e l e t i o n o f t h r e e

o f

t h e f o u r

a -ge ne s or d e l e t i o n

o f

two

a

genes

p l u s

t h e

presence

o f

Hb

C o n s t a n t

S p r i n g .

I t

wa s

p o s t u l a t e d t h a t

t h e

c h r o m o s o m e h a v i n g

two a-

g l o b i n

genes

c o n t a i n e d o ne

gene

t h a t

w a s

d y s f u n c -

T a b l e

2-The

H y p e r - U n s t a b l e

V a r i a n t s

M e t h o d

o f

C l i n i c a l

V a r i a n t

M u t a t i o n

d e t e c t i o n

f e a t u r e s


p 1 1 2 c y s -

a r g

R a d i o l a b e l e d

p e p t i d e

S e v e r e

p -

and amino

a c i d


a n a l y s i s

Quong

S z e a 1 2 5 l e u - p r o

Gene

s e q u e n c i n g


and r a d i o l a b e l e d

p r o t e i n

V o l .

1 1 3 *

N o .

3


5/14

400 STEINBERG

AND ADAMS

t i o n a l . 7 5

When b o t h

a

g e n e s

o f t h i s

c h r o m o s o m e

w e r e c l o n e d

a n d

t h e i r

n u c l e o t i d e s e q u e n c e

a s c e r -

t a i n e d ,

a CTG ( l e u c i n e )

c o d o n w a s c h a n g e d

t o

CCG

( p r o l i n e )

a t c o d i n g

p o s i t i o n

1 2 5 o f t h e

a 2

g e n e . 7 4

When t h e a - g l o b i n

c o r r e s p o n d i n g

t o

t h e

a

g e n e

s e -

q u e n c e w a s

s e a r c h e d

f o r ,

n o

p r o t e i n

w a s

d e t e c t e d

b y

s e v e r a l

e l e c t r o p h o r e t i c

t e c h n i q u e s ; h o w e v e r ,

a

r a p i d l y

d e g r a d i n g a - g l o b i n

b a n d

w a s

s e e n

w h e n

r e t i c u l o c y t e s

w e r e l a b e l e d w i t h

3 H - l e u c i n e . a 2 - a n d

a , - m R N A s

w e r e

p r e s e n t

i n

t h e e x p e c t e d

p r o p o r t i o n s ,

i n d i c a t i n g

t h a t

b o t h

g e n e s w e r e t r a n s c r i b e d

n o r m a l l y

a n d

t r a n s l a t i o n

o f

b o t h

mRNAs

i n

a

r e t i c u l o c y t e

l y s a t e

c e l l - f r e e s y s -

t e m w a s

e q u a l . 7 6 H o w e v e r , a 2

mRNA

( a Q u o n g S z e )

w a s

d e g r a d e d

m o r e

r a p i d l y

t h a n

t h e n o r m a l

mRNA

f r o m

t h e

a 1

g e n e . 7 6

T h e i n s e r t i o n o f

a

p r o l i n e

r e s i d u e i n t o

t h e

a - h e l i x d i s r u p t s t h e i n t e g r i t y

o f

t h e

h e l i x

a n d ,

i n

t h e c a s e

o f

Hb

Quong

S z e ,

i s

a l s o

l i k e l y

t o

i n t e r f e r e

w i t h

t h e

a f l ,

i n t e r c h a i n c o n t a c t .

A

h y p e r - u n s t a b l e

g l o b i n i s p r o d u c e d ,

a n d t h e

f e a t u r e s

o f a - t h a l a s s e m i a

e m e r g e .

I n

b o t h

t h e

e x a m p l e

o f Hb


a n d Hb

Quong S z e ,

i t i s n o t e n t i r e l y

c l e a r

w h y

t h e p h e n o t y p e

o f

t h e


r a t h e r t h a n

t h a t o f t h e

h e m o l y t i c

a n e m i a c h a r a c t e r i s t i c o f u n s t a b l e

h e m o g l o b i n s e x i s t s .

T h e r e

h a v e

b e e n many s e v e r e l y u n s t a b l e

P - g l o b i n

v a r i -

a n t s d e s c r i b e d , 7 7 - 8 4

s o m e

o f

w h i c h c o m p r i s e o nl y

1 - 2 O o o f

t h e

h e m o l y s a t e . 8 5

Y e t

i n

n o n e

o f

t h e s e

c a s e s

a r e f e a t u r e s

o f


e v i d e n t .

I n s o m e

r e s p e c t s ,

t h e


f i n d i n g s

i n

s i m p l e h e t e r o z y g o t e s

f o r

Hb

Quong

S z e

a r e

v e r y

a n a l o g o u s

t o

t h o s e

i n

h e t e r o -

z y g o t e s f o r

Hb

I n d i a n a p o l i s .

O n l y

o n e o f f o u r a - g l o -

b i n

g e n e s

i s

a b n o r m a l ; y e t t h e


p i c t u r e

m i m i c s t h a t s e e n

w h e n t w o o f

f o u r

a - g l o b i n

g e n e s a r e

m i s s i n g

( a - t h a l a s s e m i a - 1 o r

h o m o z y g o u s

a - t h a l a s -

s e m i a - 2 ) . P e r h a p s

o t h e r

a - t h a l a s s e m i a

p h e n o t y p e s

a s s o c i a t e d

w i t h

i n t a c t

a - l o c i , a s d e t e r m i n e d

b y r e s t r i c -

t i o n e n d o n u c l e a s e g e n e m a p p i n g , 8 6

w i l l

t u r n

o u t

t o

h a v e

i d e n t i c a l o r s i m i l a r

t y p e s o f s t r u c t u r a l

v a r i a n t s .

I t i s

i n t e r e s t i n g

t h a t s i n g l e d y s f u n c t i o n a l

a - g e n e s

a p p e a r

t o

l e a d

t o

m o r e

s e v e r e

a - t h a l a s s e m i a

t h a n d o

s i n g l e

d e l e t e d

g e n e s . 8 7 ' 8 8

V a r i a n t


C r e a t i n g

A l t e r n a t i v e

S i t e s

f o r G l o b i n

mRNA

S p l i c i n g

H b E , a

P - g l o b i n

v a r i a n t

f 3 2 6

g l u - l y s )

common

i n

S o u t h e a s t A s i a n s

i s a s s o c i a t e d

w i t h some

u n u s u a l

p r o p e r t i e s .

I t s

p r o p o r t i o n

( 2 5 - 3 0 % 7 o )

i n

h e t e r o z y g o t e s

i s l e s s

t h a n e x p e c t e d f o r s t a b l e

P - c h a i n

v a r i a n t s a n d

m i l d m i c r o c y t o s i s

i s

t y p i c a l

i n

t h e s e i n d i v i d u a l s

( M C V - 7 5 f l ) . 1 9 ' 8 9

H o m o z y g o t e s

f o r HbE

h a v e m i l d

h e m o l y t i c

a n e m i a w h e r e a s


who

a r e

m i x e d


f o r

HbE a n d


may

h a v e

t h e p h e n o t y p e

o f s e v e r e

P - t h a l a s s e m i a . 9 0 - 9 5

T h e s e

p a r a d o x i c a l

o b s e r v a t i o n s

l e d t o

t h e h y p o t h e s i s

t h a t

t h e

, E

g e n e b e h a v e d a s

a m i l d

P + - t h a l a s s e m i a

a l l e l e .

T h i s h y po t h e s i s w a s

c o n f i r m e d

b y f i n d i n g

r e d u c e d

( 3 E - c h a i n

s y n t h e s i s , 9 6 ' 9 7

a

d e f i c i t

o f

P E - m R N A , 9 6 . 9 7

a n d

i n s t a b i l i t y

o f

p E - m R N A . 9 8

T h e

s o l e p a t h o l o g i c

c h a n g e

i n

t w o

c l o n e d

p E

g e n e s

w a s

l o c a t e d

i n

t h e

c o d o n f o r

a m i n o a c i d

2 6 ,

w h e r e t h e

e x p e c t e d

t r a n s i -

t i o n f r o m

GAG

t o

AAG

w a s f o u n d . 9 9 H o w e v e r ,

w h e n

a

c l o n e d

p E

g e n e

w a s

e x a m i n e d i n

a n i n

v i v o

e x p r e s -

s i o n

s y s t e m ,

t h e

c o d o n

c h a n g e

a c t i v a t e d

a n a l t e r n a -

t i v e s i t e f o r

p E - m R N A

s p l i c i n g ( T a b l e 3 ) ,

s o t h a t

i n

a d d i t i o n

t o n o r m a l l y s p l i c e d

mRNA,

w h i c h

c l e a n l y

e x c i s e s

I V S - 1 ,

a n

a d d i t i o n a l

mRNA

w h i c h

u t i l i z e d

t h i s a l t e r n a t i v e

s i t e ,

r e s u l t i n g

i n a d e l e t i o n

o f a

p o r

t i o n o f t h e

f i r s t

e x o n , w a s

p r e s e n t . 9 9

T h e r e w a s a l s o a n

i n c r e a s e d

q u a n t i t y o f

mRNA w h i c h c o n t a i n e d

t h e

f i r s t

i n t r o n . T h u s ,

t h e

3 E

m u t a t i o n

r e t a r d s n o r m a l

I V S - 1

e x c i s i o n

a n d

i n d u c e s

a b n o r m a l

mRNA

s p l i c -

i n g ,

b o t h o f w h i c h p r e v e n t

t h e n o r m a l a c c u m u l a t i o n

o f

3 E - m R N A a n d

s y n t h e s i s

o f

3 E - g l o b i n .

T h e m u t a -

t i o n

i n t h e

p r o t e i n

c o d i n g

p o r t i o n

o f

t h e

1 E

g e n e i s

t h e r e f o r e

r e s p o n s i b l e

f o r

t h e

t h a l a s s e m i c p h e n o t y p e

a s s o c i a t e d

w i t h

H b E .

T h e h e m a t o l o g i c f i n d i n g s a s s o c i a t e d

w i t h

Hb

K n o s s o s

p 2 7

a a - s e r ) a p p e a r s

s i m i l a r t o HbE

i n many

r e s p e c t s . 0 0 1 0 1

H e t e r o z y g o t e s

h a v e

t h e p i c t u r e

o f m i l d

P f - t h a l a s s e m i a

b u t

w i t h a l o w HbA2 l e v e l ,

w h i l e

m i x e d


w i t h p - t h a l a s s e m i a

h a v e

s e v e r e

t h a l a s -

s e m i a . A s w i t h t h e

HbE

m u t a t i o n ,

t h e

s i t e a n d

n a t u r e

T a b l e

3-Hemoglobin V a r i a n t s

Which

Cause

o r

A r e L i k e l y

t o

Cause


S p l i c i n g

o f

G l o b i n

mRNA


V a r i a n t M u t a t i o n

i n h e t e r o z y g o t e

l / p

R a t i o

s e q u e n c e

S p l i c e

s i t e

p 2 6

g l u - I y s

( G A G - A A G )

P 2 7

a l a - s e r

( G C C - T C C )

a 3 4 l e u - a r g

( C T G - . C G G )

2 5 - 3 0

3 3

1 . 5

1 . 5 - 2 . 5

GGTAAGG 5 ,

I V S - 1

GGTGAGTCC

5 ,

I V S - 1

1 2

B a l a n c e d

HbE

Hb

K n o s s o s

A J P

*

D e c e m b e r

1 9 8 3

Hb

Queens TTCCGG

3 ,

I V S - 1


6/14

THALASSEMIC

HEMOGLOBINOPATHIES

4 0 1

I V S I

a

I V S

t~~~~i

l i

1 2

34

5 6 7

8

l v s I

l v s u

s ~ ~ ~ ~ ~

~~~~|I

s

1

2 - I l

1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8

1 9 2 0

0 2 0 4 0

6 0 8 0 1 0 0 1 2 0

1 4 0 1 4 6

A M I N O

A C I D

NUMBER

T

MICROCYTOSIS

t

A2

THALASSEMIC

PHENOTYPE

F i g u r e

3 - A l p h a - a n d

P - g l o b i n

s h o w i n g

t h e

s i t e

i n

t h e

p r o t e i n

w h e r e

t h e


s e q u e n c e s

( I V S )

w e r e r e m o v e d a n d

t h e l o c a t i o n

o f

h e m o g l o b i n

v a r i a n t s

w h i c h h a v e b e e n a s s o c i a t e d

w it h t h e p h e n o t y p e o f t h a l a s s e r n i a ) , a n

e l e v a t e d H b A 2 , ) ,

o r

m i c r o c y t o s i s t ) .

T h e c l u s t e r i n g

o f t h e s e

v a r i a n t s

a b o u t

t h e s i t e s o f

I V S s i s s t r i k i n g ,

e s p e c i a l l y

i n t h e c a s e o f

p - I V S - 1 .

T h e l a r g e p r o p o r t i o n o f u n s t a b l e

v a r i a n t s w i t h

a l t e r e d

o x y g e n

a f f i n i t y

i s r e l a t e d t o

t h e l o c a t i o n o f c e r t a i n a m i n o a c i d

r e s i d u e s

w h i c h p l a y

c r i t i c a l

r o l e s

i n

m a i n t a i n i n g

m o l e c u l a r s t a b i l i t y

a n d

c o o p e r a t i v i t y

a b o u t

e x o n - i n t r o n

j u n c t i o n s .

T h i s

ma y

b e

r e l a t e d

t o t h e

e v o l u t i o n

o f

g l o b i n . ' 5 6

a - G l o b i n :

1 )

Hb F o r t

W o r t h , 1 2 2

2 ) Hb

Q u e e n s , ' 2 8 2 9

3 ) Hb T i t u s v i l l e , ' 3 3

4 )

Hb

G

G e o r g i a , ' 3 4 1 3 5 5 ) Hb S u a n

D o k , ' 4 ' 6 ) Hb

P e t a h

T i k v a , 2

7 ) Hb S t r u m i c a , ' 5 5

8 )

Hb

Q u o n g

S z e . 7 4 ( - G l o b i n :

1 )

Hb B e l f a s t , ' 5 0 2 ) Hb

R i v e r d a l e -

B r o n x , 8 3 3 )

Hb

M o s c v a , 7 9 4 )

Hb H en r i M o nd o r , 1 0 5

5 )

H b E , 8 9 - 9 5 6 ) Hb K n o s s o s , 0 - 1 ' 0

7 ) Hb V o l g a , 8 0 8 ) Hb

G e n o v a , 7 8 9 )

Hb

T a c o m a , ' 0 8

1 0 )

Hb

P e r t h -

Abraham

L i n c o l n , ' 0 9

1 1 ) Hb

L u f t i n , ' 0 7

1 2 ) Hb S h e p h e r d s B u s h , ' 5 ' 1 3 ) Hb V i c k s b u r g , ' 4 5 1 4 ) Hb

N e w c a s t l e , ' 5 2 1 5 ) Hb

K a n s a s , 2

1 6 )

Hb S o u t h h a m p t o n , 8 2

1 7 )

Hb I n d i a n a p o l i s ,

7 1 ' 7 2

1 8 ) Hb

M a d r i d , ' 5 3 1 9 )

Hb

W i e n , ' 5 4 2 0 ) Hb N o r t h S h o r e . ' 4 7 - ' 4 9

o f t h e

Hb

K n o s s o s

t r a n s v e r s i o n ( G C C - - T C C ) m ay

a l s o

p r o d u c e

a n


s p l i c e

s i t e

( T a b l e 3 ) .

T h e r e a r e

c o n s e r v e d ,

o r

c o n s e n s u s ,

n u c l e o t i d e

s e q u e n c e s l o c a t e d

a t i n t r o n - e x o n

b o u n d a r i e s t h a t

a p p e a r

t o

p l a y

a

m a j o r

r o l e

i n

t h e r e c o g n i t i o n

p r o c e s s

f o r

i n t r o n

e x c i s i o n a n d

e x o n l i g a t i o n (mRNA s p l i c -

i n g ) . 1 4 - 1 5 - 1 7 - 1 0 2 E x t e n s i v e

a n a l y s i s o f t h e s e

r e g i o n s b y

Mount h a s s h o w n t h a t

t h e

5 ( d o n o r )

s e q u e n c e i s

C A G / G T A A G T .

1 0 2

A ,

C ,

G , a n d T

r e p r e s e n t

a d e n i n e ,

A

G

c y t o s i n e ,

g u a n i n e ,

a n d

t h y m i n e , r e s p e c t i v e l y .

T h e

s l a s h m a r k

r e p r e s e n t s t h e

a c t u a l s i t e o f e x c i s i o n - l i g a -

t i o n .

T h e

3 ( a c c e p t o r )

s e q u e n c e

i s

( T ) n N C A G / G ,

w h e r e

N

c a n b e a n y b a s e .

1 0 2

T h e

l o w e r

c a s e n i n d i c a t e s

t h a t

t h e p y r i m i d i n e

( C o r T ) s t r e t c h i s v a r i a b l e

i n

l e n g t h .

I n

M o u n t s '

a n a l y s i s ,

n

w a s

1 1

o r g r e a t e r . 1 0 2

H b E ,

Hb

K n o s s o s a n d

t h e

c a s e o f a s i l e n t n u c l e o -

t i d e s u b s t i t u t i o n

a t

c o d i n g p o s i t i o n r

2 4

o f

t h e

P - g e n e ' 0 3

a l l

a p p e a r

t o

c r e a t e

a

s e q u e n c e

t h a t r e s e m b l e s t h e

u s u a l d o n o r

s i t e .

I n

t h e

i n s t a n c e s

o f H b E 9 5 a n d t h e

P - 2 4

l e s i o n , 1 0 3

a b n o r m a l mRNA s p l i c i n g

h a s

b e e n

d e m o n s t r a t e d

b y

S I

n u c l e a s e

m a p p i n g

e x p e r i m e n t s ,

a n d a f f e c t e d


h a v e

t h e

P f - t h a l a s s e m i a

p h e n o t y p e .

T h e

c r i t i c a l

s t u d i e s

t o p r o v e

t h a t Hb

K n o s s o s i s

a l s o a s s o c i a t e d

w i t h

a b e r r a n t

RNA s p l i c -

i n g h a v e

n o t

y e t b e e n

r e p o r t e d .

We h a v e c o m p l e t e d a n a n a l y s i s

o f

v a r i a n t h e m o g l o -

b i n s

c a u s e d

b y

m u t a t i o n s

w h i c h

a r e

c l o s e

t o

t h e s p l i c e

j u n c t i o n s

o f

a

a n d

P - I V S - 1

a n d

I V S - 2

t o s e e w h e t h e r

t h e y

a r e a s s o c i a t e d w i t h

t h e


p h e n o t y p e

a n d w h e t h e r

t h e

n u c l e o t i d e c h a n g e

i n t r o d u c e s a s i g -

n a l

t h a t m i g h t

p r o m o t e


RNA s p l i c i n g

( F i g u r e 3 ) .

O t h e r t h a n t h o s e a l r e a d y

d i s c u s s e d , t h e r e

V o l . 1 1 3 * N o .

3


7/14


8/14

THALASSEMIC

HEMOGLOBINOPATHIES

403

T a b l e 5 - a - I V S - 1

a n d a - I V S - 2

A c c e p t o r a n d D o n o r S i t e

V a r i a n t s

C l i n i c a l

Name R e s i d u e S u b s t i t u t i o n

Codon V a r i a n t f e a t u r e s

R e f e r e n c e

a - I V S - 1

C h a d

2 3

GLU

-

L Y S

GAG

-

AAG

1 6

N o r m a l

1 2 0

G - A u d h a l i 2 3

GLU

-

VAL

GAG

-

GTG

2 5 N o r m a l

1 2 1

F o r t W o r t h 2 7 GLU

-

GLY GAG

-

G G G

5 a - T h a l a s s e m i a - 2 1 2 2

U n s t a b l e

S p a n i s h

Town 2 7 GLU

-

VAL G AG

GTG

1 1 N o r m a l 1 2 3

S h u a n g F e n g 2 7

GLU

-

L Y S GAG

-

AA G 1 3 U n s t a b l e 1 2 4

O - P a d o v a 3 0

GLU

LY S G AG

-

AA G 2 5

N o r m a l

1 2 5

G - H o n o l u l u

3 0

GLU

-

GLN

G AG

-

CA G

? 5 0

U n c e r t a i n

1 2 6

P r a t o 3 1

ARG

-

SER

AG G

-

A G ?

2 8

N o r m a l

1 2 7

Q u e e n s

3 4

LEU

-

AR G

CTG

-

CC G

1 2 a - T h a l a s s e m i a - 2

1 2 8 , 1 2 9

a - I V S - 2

J - C a p e Town

9 2

ARG

-

GLN CGG

-

CAG 6 - 8

N o r m a l 1 3 0

C h e s a p e a k e

9 2

ARG

-

LEU

CG G

-

CTG 2 5 - 3 0 t O 2

a f f i n i t y

1 3 1

S e t i f

9 4

AS P

-

TY R

GAC

-

TAC 1 2 - 1 5

U n c e r t a i n

1 3 2

T i t u s v i l l e 9 4

ASP

-

AS N GAC

-

AAC

3 5

0 2

a f f i n i t y

1 3 3

G - G e o r g i a

9 5 PR O

-

LEU CCG

-

CTG

2 3

U n c e r t a i n

1 3 4 ,

1 3 5

Rampa

9 5

PRO

-

SER

CCG

-

TC G 2 5

4 5

U n c e r t a i n

1 3 4 , 1 3 6

Denmark

H i l l

9 5 PRO

-

ALA CCG

-

GCG

1 9 t O 2 a f f i n i t y 1 3 7

S t .

L u k e s

9 5

PR O

-

ARG CCG

-

CG G 1 0 U n s t a b l e

1 3 8

D a l l a s 9 7

AS N

-

LY S AAC

-

A A A 2 5

t O 2 a f f i n i t y 1 3 9

M a n i t o b a

1 0 2

ER

-

ARG

AG C

-

AG A

5 U n c e r t a i n 1 4 0

CGC

S u a n - D o k 1 0 9 LEU

-

ARG

CT G

-

CG G 8

a - T h a l a s s e m i a - 2

1 4 1

U n s t a b l e

P e t a h - T i k v a 1 1 0 AL A

-

AS P

G CC

-

G AC 3 3 U n s t a b l e

1 4 2

a - T h a l a s s e m i a - 2

T h e m a j o r

c l i n i c a l

f e a t u r e s

a s s o c i a t e d w i t h e a c h v a r i a n t h e m o g l o b i n a r e

l i s t e d .

U n s t a b l e r e f e r s

t o

h e m o l y t i c

a n e m i a

c h a r a c t e r i s t i c

o f

u n s t a b l e

h e m o g l o b i n s

a n d n o t

a s s o c i a t e d w i t h

f e a t u r e s

o f t h a l a s s e m i a ,

s u c h a s m i c r o c y t o s i s

a n d u n b a l a n c e d

g l o b i n

c h a i n

s y n t h e s i s .

T h e

s y m b o l s

t a n d

+ O 2

a f f i n i t y

r e f e r t o i n c r e a s e d

a n d

d e c r e a s e d o x y g e n

a f f i n i t y

a n d

t h e

p r e s e n c e

o f

e r y t h r o c y t o s i s

i n t he c a s e o f

h i g h - a f f i n i t y

v a r i a n t s .

T h a l a s s e m i a r e f e r s t o t h e p h e n o t y p e

o f

h e t e r o z y g o u s

, l - t h a l a s s e m i a .

T h e p h e n o t y p e

o f


i s a s s u m e d f r o m

t h e

p r e s e n c e

o f HbH

d i s e a s e

i n i n d i v i d u a l s w i th t he v a r i a n t h e m o g l o b i n

a n d a - t h a l a s s e m i a - 1 .

f o r

u s

t o s e e

how a n d

w h e t h e r t h e s e

n u c l e o t i d e

c h a n g e s

a l t e r t h e

s e c o n d a r y

s t r u c t u r e

o f

mRNA,

w h e t h e r

t e r t i a r y

s t r u c t u r e

i s

c h a n g e d ,

a n d

how t h e

s t a b i l i t y

o f mRNA

i s a f f e c t e d .

Hb P e t a h T i k v a

4 2 i s a n

u n s t a b l e a - c h a i n v a r i a n t

t h a t

p r o d u c e s

t h e

p h e n o t y p e

o f a - t h a l a s s e m i a . T h e


p h e n o t y p e

s e e m s

t o b e d u e

t o

i n s t a b i l i t y

o f

t h e

v a r i a n t

c h a i n

a s w e l l a s f r o m t h e

p r e m a t u r e

t e r m i n a t i o n o f

i t s

s y n t h e s i s

d u r i n g e r y t h r o i d

m a t u r a -

t i o n .

An

i n t e r e s t i n g

o b s e r v a t i o n i n

t h e

Hb

P e t a h

T i k v a

s t u d y

i s

t h a t

t h e r e

a r e

s i g n i f i c a n t l y

e l e v a t e d

a / p

s y n t h e s i s

r a t i o s

i n

two

s i m p l e


f o r

t h i s

v a r i a n t .

1 4 2

T h e s e

f i n d i n g s

a p p e a r

t o

b e

p a r a d o x i c a l

i n

v i e w o f

t h e

f a c t

t h a t Hb P e t a h

T i k v a

p r o d u c e s

a - t h a -

l a s s e m i a . S i m i l a r

f i n d i n g s

w e r e

r e p o r t e d

i n

s i m p l e


f o r t h e C o n s t a n t

S p r i n g , 1 9

a n o t h e r

a -

c h a i n

v a r i a n t

p r o d u c i n g

t h e

p h e n o t y p e

o f

a - t h a l a s -

s e m i a ,

a n d

i n

s i m p l e h e t e r o z y g o t e s

f o r

Hb Ann

A r b o r , 4 4

a n

u n s t a b l e a - v a r i a n t .

A l t h o u g h

Hb

Ann

A r b o r

d o e s n o t

p r o d u c e

t h e

p h e n o t y p e

o f

a - t h a l a s -

s e m i a ,

i t

i s

e x t r e m e l y

u n s t a b l e

a n d

c o n s t i t u t e s

o n l y

1 - 2

o f

t h e

h e m o l y s a t e

i n

s i m p l e h e t e r o z y g o t e s .

I t

wa s

t h o u g h t

i n

t h e

c a s e

o f

Hb

Ann A r b o r

t h a t

t h e

d e g r a d a t i o n

o f

Hb Ann

A r b o r

r e l e a s e d

f r e e

P - c h a i n s

t h a t a c t e d t o

s u p p r e s s

t h e

s y n t h e s i s

o f n e w

P - c h a i n s ,

l e a d i n g

t o a n

e l e v a t e d

a / p

r a t i o .

I t

i s

p o s s i b l e

t h a t a

s i m i l a r

m e c h a n i s m i s

r e s p o n s i b l e

f o r

t h e e l e v a t e d

a / l

r a t i o s

i n


f o r

Hb P e t a h

T i k v a a n d

Hb

C o n s t a n t

S p r i n g .

T h e

d i s c u s s i o n

o f

H b s

P e t a h

T i k v a ,

C o n s t a n t

S p r i n g ,

a n d Ann

A r b o r

a l s o

e m p h a s i z e s

a n

i n t e r e s t -

i n g p o i n t

a l l u d e d

t o

e a r l i e r . A l l

t h r e e

o f

t h e s e v a r i a n t s

a r e

u n s t a b l e

a n d

a r e p r e s e n t

i n

v e r y

s m a l l

a m o u n t s ;

y e t

Hb

C o n s t a n t

S p r i n g

a n d

P e t a h T i k v a p r o d u c e t h e

p h e n o t y p e

o f

a - t h a l a s s e m i a ,

w h i l e

Hb

Ann A r b o r

d o e s n o t .

I n

s e a r c h i n g

a l l o f

t h e k n o w n h e m o g l o b i n

v a r i a n t s

f o r

c h a r a c t e r i s t i c s

o f


( m i c r o c y -

t o s i s ,

i n c r e a s e d

H b A 2 ,

a n d

t h e c l a s s i c


p h e n o t y p e ) ,

w e

f o u n d t h a t

t h e d i s t r i b u t i o n

o f t h e s e

v a r i a n t s d o e s n o t

a p p e a r

t o b e r a n d o m ( F i g u r e 3 ) . I t

c a n

b e s e e n

t h a t

m o s t

v a r i a n t s w i t h

t h a l a s s e m i c

c h a r -

a c t e r i s t i c s

s e e m

t o

b e

l o c a t e d

i n

a r e a s o f

t h e

p r o t e i n

t h a t

a r e

n e a r w h e r e

t h e


s e q u e n c e s o f

t h e

g e n e

a r e known t o

o c c u r .

T h i s

i s

e s p e c i a l l y

t r u e o f

t h e

P - c h a i n

I V S - 1 .

F o r

s o m e

o f t h e s e

v a r i a n t s , t h e p r o x -

i m i t y

t o a n


s e q u e n c e m o s t

l i k e l y

p r o m o t e s

a l t e r n a t e s p l i c i n g .

T h e m e c h a n i s m

b y w h i c h m o s t

o f

t h e

o t h e r

v a r i a n t s

p r o d u c e

t h a l a s s e m i c s t i g m a t a r e -

V o l .

1 1 3

* N o . 3


9/14


10/14

V o l .

1 1 3

*

N o . 3

THALASSEMIC

HEMOGLOBINOPATHIES

405

s i t e i n

t h e

g e n e

w h e r e

t h e

n u c l e o t i d e

c h a n g e

t a k e s

p l a c e a n d

w h i c h

new

b a s e s e q u e n c e i s p r o d u c e d .

R e f e r e n c e s

1 . D e i s s e r o t h

A ,

N i e n h u i s

A , T u r n e r P ,

V e l e z

R ,

A n d e r -

s o n WF,

R u d d l e

F ,

L a w r e n c e

J ,

C r e a g a n

R , K u c h e r -

l a p a t i R :

L o c a l i z a t i o n

o f

t h e

human

a - g l o b i n

s t r u c -

t u r a l g e n e

t o c h r o m o s o m e

1 6

i n

s o m a t i c c e l l h y b r i d s

b y m o l e c u l a r h y b r i d i z a t i o n .

C e l l

1 9 7 7 ,

1 2 : 2 0 5 - 2 1 8

2 .

L e b o R V ,

C a r r a n o A V ,

B ur k h a r t - S ch u lt z K , D o z y A ,

Y u

L C , Kan Y W: A s s i g n m e n t

o f human

f , y ,

a n d

6 -

g l o b i n

g e n e s t o

t h e

s h o r t a r m

o f c h r o m o s o m e

1 1

b y

c h r o m o s o m e

s o r t i n g

a n d

DNA

r e s t r i c t i o n

e n z y m e

a n a l y s i s .

P r o c N at l

A c a d

S c i

USA

1 9 7 9 ,

7 6 : 5 8 0 4 - 5 8 0 8

3 .

O r k i n S H : T h e d u p l i c a t e d

human a - g l o b i n

g e n e s

l i e

c l o s e

t o g e t h e r

i n

c e l l u l a r

DNA. P r o c

N a t l

A c a d

S c i

USA 1 9 7 8 ,

7 5 : 5 9 5 0 - 5 9 5 4

4 .

F r i t s c h

E F , Lawn RM, M a n i a t i s

T f M o l e c u l a r c l o n i n g

a n d

c h a r a c t e r i z a t i o n

o f

t h e

human

P - l i k e

g l o b i n

g e n e

c l u s t e r .

C e l l 1 9 8 0 ,

1 9 : 9 5 9 - 9 7 2

5 .

M e a r s J G ,

R a m i r e z

F ,

L e i b o w i t z

D ,

B a n k

A :

O r g a n i z a -

t i o n

o f human

d

a n d

P - g l o b i n

g e n e s

i n c e l l u l a r

DNA

a n d t h e

p r e s e n c e

o f

i n t r a g e n i c

i n s e r t s .

C e l l

1 9 7 8 ,

1 5 :

1 5 - 2 3

6 .

T h a n

D ,

B i r o

P A ,

d e R i e l

J K ,

L a z a r u s

H , F o r g e t

B G :

R e s t r i c t i o n

e n d o n u c l e a s e m a p p i n g

o f t h e

human

y

g l o b i n

l o c i . N u c l e i c

A c i d s R e s 1 9 7 9 ,

6 : 2 5 1 9 - 2 5 4 4

7 .

B a r a l l e

F E ,

S h o u l d e r s

C C ,

P r o u d f o o t

N J :

T h e p r i -

m a r y

s t r u c t u r e

o f

t h e human E - g l o b i n

g e n e .

C e l l

1 9 8 0 ,

2 1 : 6 2 1 - 6 2 6

8 .

S l i g h t o m J L , B l e c h l A E ,

S m i t h i e s

0 :

Human f e t a l G y -

a n d

Ay

g l o b i n g e n e s : C o m p l e t e

n u c l e o t i d e s e q u e n c e s

s u g g e s t

t h a t

DNA

c a n b e e x c h a n g e d

b e t w e e n

t h e s e

d u p l i c a t e d g e n e s .

C e l l 1 9 8 0 ,

2 1 : 6 2 7 - 6 3 8

9 .

S p r i t z

R A , d e R i e l J K ,

F o r g e t

B G ,

W e i s s m a n

S M :

C o m p l e t e

n u c l e o t i d e

s e q u e n c e

o f

t h e human

d - g l o b i n

g e n e . C e l l 1 9 8 0 ,

2 1 : 6 3 9 - 6 4 6

1 0 .

Lawn

RM,

E f s t r a t i a d i s

A ,

O ' C o n n e l l

C,

M a n i a t i s

T m

T h e

n u c l e o t i d e s e q u e n c e

o f

t h e human , 3 - g l o b i n g e n e .

C e l l

1 9 8 0 ,

2 1 : 6 4 7 - 6 5 1

1 1 . L i e b h ab e r S A ,

G o o s s e n s M ,

K a n

Y W:

H o m o l o g y a n d

c o n c e r t e d

e v o l u t i o n

a t

t h e

a 1

a n d

a , ,

l o c i

o f

h u m a n

a -

g l o b i n .

N a t u r e 1 9 8 1 , 2 9 0 : 2 6 - 2 9

1 2 .

P r o u d f o o t N J , G i l

A ,

M a n i a t i s ' P

T h e

s t r u c t u r e

o f t h e

h u m a n

z e t a - g l o b i n g e n e a n d a c l o s e l y

l i n k e d n e a r l y

i d e n t i c a l p s e u d o g e n e .

C e l l

1 9 8 2 ,

3 1 : 5 5 3 - 5 6 3

1 3 . W e a t h e r a l l D J , C l e g g J B :

T h a l a s s e m i a

r e v i s i t e d .

C e l l

1 9 8 2 ,

2 9 : 7 - 9

1 4 . A b e l s o n

J :

RNA p r o c e s s i n g a n d t h e

i n t e r v e n i n g s e -

q u e n c e

p r o b l e m .

An n

R e v B i o c h e m

1 9 7 9 ,

4 8 : 1 0 3 5 -

1 0 6 9

1 5 . B r e a t h n a c h R , Chambon

P : O r g a n i z a t i o n

a n d

e x p r e s -

s i o n

o f

e u k a r y o t i c

s p l i t

g e n e s

c o d i n g

f o r

p r o t e i n s .

Ann

R e v

B i o c h e m

1 9 8 1 ,

5 0 : 3 4 9 - 3 8 3

1 6 .

K r u g e r

K , G r a b o w s k i P J , Z a n g

A J , S an d s J , G o t t -

s c h l i n g D E ,

C e c h T R :

S e l f s p l i c i n g

RNA:

A u t o e x -

c i s i o n a n d a u t o c y c l i z a t i o n

o f

t h e

r i b o s o m a l

RNA

i n -

t e r v e n i n g

s e q u e n c e

o f

T e t r a h y m e n a . C e l l

1 9 8 2 ,

3 1 : 1 4 7 -

1 5 7

1 7 .

B r e a t h n a c h

R ,

B e n o i s t

C , O ' H a r e K , G a n n o n

F ,

Chambon P : O v a l b u m i n

g e n e :

E v i d e n c e

f o r a

l e a d e r

s e q u e n c e

i n mRNA

a n d

DNA

s e q u e n c e s a t t h e

e x o n -

i n t r o n b o u n d a r i e s . P r o c N a t l

A c a d S c i USA

1 9 7 8 ,

7 5 :

4 8 5 3 - 4 8 5 7

1 8 .

B u n n H F , F o r g e t

B G ,

R a n n e y

HM: Hum a n

Hemo-

g l o b i n s .

P h i l a d e l p h i a ,

W . B .

S a u n d e r s ,

1 9 7 7

1 9 .

W e a t h e r a l l D J ,

C l e g g

J B :

T h e T h a l a s s e m i a S y n -

d r o m e s .

3 r d

e d i t i o n .

O x f o r d ,

B l a c k w e l l

S c i e n t i f i c

P u b -

l i c a t i o n s , 1 9 8 1 , p 8 7 5

2 0 . B e n z E J J r , F o r g e t

B G :

T h e

m o l e c u l a r g e n e t i c s o f t h e

t h a l a s s e m i a s y n d r o m e s ,

P r o g r e s s

i n H e m a t o l o g y . V o l

I X . E d i t e d

b y

EB

B r o w n . Ne w Y o r k ,

G r u n e a n d

S t r a t -

t o n ,

1 9 7 5 , p p

1 0 7 - 1 5 5

2 1 .

O t t o l e n g h i

S ,

L a n g y o n WG,

P a u l J ,

W i l l i a m s o n R ,

W e a t h e r a l l D J , C l e g g J B ,

P r i t c h a r d

J , P o o t r a k u l S ,

Boon

WH: T h e

s e v e r e

f o r m

o f

a - t h a l a s s a e m i a i s

c a u s e d

b y

a

h a e m o g l o b i n

g e n e

d e l e t i o n .

N a t u r e

1 9 7 4 ,

2 5 1 : 3 8 9 - 3 9 2

2 2 .

Kan Y W,

H o l l a n d J P ,

Dozy

AM,

C h a r a c h e

S ,

K a -

z a z i a n

HH: D e l e t i o n

o f t h e

P - g l o b i n

s t r u c t u r e

g e n e

i n

h e r e d i t a r y

p e r s i s t e n c e

o f

f e t a l h a e m o g l o b i n .

N a t u r e

1 9 7 5 ,

2 5 8 : 1 6 2 - 1 6 3

2 3 . F o r g e t B G , H e l l m a n

DG , L a z a r u s

H ,

B a r a l l e

E F ,

B e n z

E J J r ,

C a s k e y

C T , H u i s m a n T H J ,

S c h o e d e r WA,

Housman D :

A b s e n c e

o f

m e s s e n g e r

RNA a n d

g e n e

DNA f o r

P

g l o b i n

c h a i n s

i n

h e r e d i t a r y p e r s i s t e n c e

o f

f e t a l

h e m o g l o b i n .

C e l l

1 9 7 6 ,

7 : 3 2 3 - 3 2 9

2 4 .

O t t o l e n g h i

S ,

Comi

P ,

G i g l i o n i

P ,

T o l s t o s h e v

P ,

L a n y o n WG, M i t c h e l l

G J ,

W i l l i a m s o n

R ,

R u s s o G ,

M u s u m e c i

S ,

S c h i l i r o G , T s i s t r a k i s

G A ,

C h a r a c h e

S ,

W oo d W G,

C l e g g J B , W e a t h e r a l l

D J :

6 P - T h a l a s s e m i a

i s d u e t o

a g e n e d e l e t i o n .

C e l l 1 9 7 6 ,

9 : 7 1 - 8 0

2 5 .

O r k i n

S H ,

O l d

J M ,

W ea th e r a ll D J ,

N a t h a n

DG :

P a r -

t i a l d e l e t i o n

o f

P - g l o b i n

g e n e

DNA

i n

c e r t a i n

p a t i e n t s

w i t h

P O - t h a l a s s e m i a .

P r o c N at l

A c a d

S c i

USA 1 9 7 9 ,

7 6 : 2 4 0 0 - 2 4 0 4

2 6 .

O r k i n

S H ,

G o f f S C, N a t h a n

DG : H e t e r o g e n e i t y

o f

DNA

d e l e t i o n

i n

y d p - t h a l a s s e m i a .

J

C l i n I n v e s t 1 9 8 1 ,

6 7 : 8 7 8 - 8 8 4

2 7 . Kan YW,

Dozy AM, V a r m u s

HE, T a y l o r J M ,

H o l l a n d

J P , L i e - I n j o L E ,

G a n e s a n J , T o d d

D :

D e l e t i o n o f

a -

g l o b i n

g e n e s

i n

h a e m o g l o b i n - H

d i s e a s e

d e m o n s t r a t e s

m u l t i p l e

a - g l o b i n s t r u c t u r a l

l o c i . N a t u r e 1 9 7 5 ,

2 5 5 :

2 5 5 - 2 5 6

2 8 .

K a z a z i a n

HH, F e a r o n

E R ,

W a b e r

P G , L e e

J I , A n t o n a -

r a k i s

S E , O r k i n S E ,

V a n i n

E F ,

K e n t h o r n P S ,

G r o s v e l d

F G ,

B u c h a n a n

G R .

y d p - T h a l a s s e m i a :

D e l e t i o n o f t h e

e n t i r e

P - g l o b i n

g e n e

c l u s t e r . B l o o d

1 9 8 2 ,

6 0 ( S u p p l

1 ) : 5 4 a

2 9 .

P o n c z

M,

B a l l a n t i n e M , S o l o w i e j c z y k

D ,

B a r a k

I ,

S c h w a r t z

E , S u r r e y S :

P - T h a l a s s e m i a

i n a K u r d i s h J e w :

S i n g l e

b a s e

c h a n g e i n t h e T - A - T - A b o x .

J

B i o l

Chem

1 9 8 2 ,

2 5 7 : 5 9 9 4 - 5 9 9 6

3 0 .

O r k i n

S W ,

K a z a z i a n HH

J r ,

A n t o n a r a k i s

S E ,

G o f f

S C ,

Boehm

C D ,

S e x t o n

J T ,

W a b e r

P G ,

G i a r d i n a

P J V :

L i n k a g e

o f

P - t h a l a s s a e m i a

m u t a t i o n s

a n d

P - g l o b i n

g e n e p o l y m o r p h i s m s

w i t h

DNA

p o l y m o r p h i s m s

i n

human

P - g l o b i n

g e n e

c l u s t e r . N a t u r e 1 9 8 2 , 2 9 6 : 6 2 7 -

6 3 1

3 1 . S p r i t z R A ,

J a g a d e e s w a r a n

P , C h o u d a r y

P V ,

B i r o

P A ,

E l d e r J T ,

d e R i e l J K , M a n l e y

J L , G e f t e r ML,

F o r g e t

B G ,

W e i s s m a n

S M :

B a s e s u b s t i t u t i o n

i n a n

i n t e r v e n -

i n g s e q u e n c e

o f

a

P +


human

g l o b i n g e n e .

P r o c N at l A c a d S c i

USA 1 9 8 1 ,

7 8 : 2 4 5 5 - 2 4 5 9

3 2 .

O r k i n

S H ,

G o f f S C ,

H e c h t m a n R L :

M u t a t i o n

i n

a n

i n t e r v e n i n g s e q u e n c e

s p l i c e

j u n c t i o n

i n m a n . P r o c

N a t l

A c a d

S c i USA 1 9 8 1 , 7 8 : 5 0 4 1 - 5 0 4 5

3 3 .

B a i r d M ,

D r i s c o l l

C ,

S c h r e i n e r

H , S c i a r r a t t a

G V ,

S a n s o n e G ,

N i a z i

G ,

R a m i r e z

F ,

B a n k

A :

A n u c l e o t i d e

c h a n g e

a t a

s p l i c e j u n c t i o n

i n

t h e

human

P - g l o b i n

g e n e

i s

a s s o c i a t e d

w i t h

P O - t h a l a s s e m i a .

P r o c N at l

A c a d

S c i

USA 1 9 8 1 ,

7 8 : 4 2 1 8 - 4 2 2 1

3 4 . T r e i s m a n

R ,

P r o u d f o o t N J ,

S h a n d e r M, M a n i a t i s

T

A

s i n g l e - b a s e

c h a n g e a t

a

s p l i c e

s i t e

i n

a ( 3 - t h a l a s s e m i a

g e n e

c a u s e s a b n o r m a l

RNA

s p l i c i n g .

C e l l

1 9 8 2 ,

2 9 :

9 0 3 - 9 1 1

3 5 . F e l b e r B K ,

O r k i n S H ,

Hamer

DH:

A b n o r m a l

RNA

s p l i c i n g

c a u s e s

o n e f o r m

o f

a - t h a l a s s e m i a .

C e l l 1 9 8 2 ,

2 9 : 8 9 5 - 9 0 2

3 6 . L e y

T J , Anagnou

N P , P e p e G , N i e n h u i s

AW : RNA


11/14

406 STEINBERG

AND ADAMS

A J P

*

D e c e m b e r

1 9 8 3

p r o c e s s i n g e r r o r s

i n

p a t i e n t s w i t h

P - t h a l a s s e m i a .

P r o c

N a t l A c a d S c i US A 1 9 8 2 , 7 9 : 4 7 7 5 - 4 7 7 9

3 7 .

Chang J C , Kan

Y W:

P O - T h a l a s s e m i a ,

a

n o n s e n s e

m u t a t i o n

i n m a n .

P r o c N a t l A c a d

S c i US A

1 9 7 9 ,

7 6 :

2 8 8 6 - 2 8 8 9

3 8 .

T r e c a r t i n

R F ,

L i e b h a b e r

S A ,

C h a n g J C ,

L e e

K Y ,

Kan

Y W,

F u r b e t t a M,

A n g i u s A ,

Ca o

A :

P O - T h a l a s s e m i a

i n

S a r d i n i a

i s

c a u s e d

b y

a n o n s e n s e m u t a t i o n.

J

C l i n

I n -

v e s t 1 9 8 1 , 6 8 : 1 0 1 2 - 1 0 1 7

3 9 . K i n n i b u r g h A J ,

M a q u a t

L E , S c h e d l

T ,

R a c h m i l e w i t z

E ,

R o s s J :

mRNA d e f i c i e n t

J 3 - t h a l a s s e m i a

r e s u l t s

f r o m a s i n g l e

n u c l e o t i d e

d e l e t i o n . N u c l e i c

A c i d s

R e s

1 9 8 2 ,

1 0 : 5 4 2 1 - 5 4 2 7

4 0 .

B a n k

A : T h e

t h a l a s s e m i a s y n d r o m e s .

B l o o d

1 9 7 8 ,

5 1 :

3 6 9 - 3 8 4

4 1 . F o r g e t B G : M o l e c u l a r

g e n e t i c s

o f

human h e m o g l o b i n

s y n t h e s i s .

Ann

I n t e r n Me d 1 9 7 9 , 9 1 : 6 0 5 - 6 1 6

4 2 .

B a n k A ,

M e a r s

J G , R a m i r e z F : D i s o r d e r s o f

human

h e m o g l o b i n .

S c i e n c e 1 9 8 0 , 2 0 7 : 4 8 6 - 4 9 3

4 3 .

S t e i n b e r g MH,

Adams J G :

T h a l a s s e m i a :

R e c e n t

i n -

s i g h t s

i n t o

m o l e c u l a r

m e c h a n i s m s .

Am J H e m a t o l

1 9 8 2 ,

1 2 : 8 1 - 9 2

4 4 . B e n z

EH, F o r g e t B G :

T h e t h a l a s s e m i a s y n d r o m e s :

M o d e l s

f o r

t h e

m o l e c u l a r

a n a l y s i s

o f

human

d i s e a s e .

Ann

R e v Me d

1 9 8 2 , 3 3 : 3 6 3 - 3 7 4

4 5 . B o o k c h i n RM, N ag e l R L , R a n n e y HM:

S t r u c t u r e a n d

p r o p e r t i e s

o f

h e m o g l o b i n C - Ha r l e m ,

a

human

h e m o -

g l o b i n

v a r i a n t w i t h a m i n o a c i d s u b s t i t u t i o n

i n

t w o

r e s i d u e s o f

t h e

P - p o l y p e p t i d e

c h a i n . J B i o l Chem

1 9 6 7 ,

2 : 2 4 8 - 2 5 5

4 6 . Adams

J G ,

H e l l e r P :

H e m o g l o b i n A r l i n g t o n

P a r k :

A

new h e m o g l o b i n

w i t h

t w o a m i n o

a c i d

s u b s t i t u t i o n s i n

t h e b e t a c h a i n . H e m o g l o b i n

1 9 7 7 , 1 : 4 1 9 - 4 2 6

4 7 .

L e h m a n n H , C a r r e l l

RW:

D i f f e r e n c e s

b e t w e e n

a

a n d

3

m u t a n t s o f human

h a e m o g l o b i n a n d

b e t w e e n a

a n d

t h a l a s s a e m i a : P o s s i b l e d u p l i c a t i o n

o f

a a

c h a i n

g e n e

B r

Me d

J 1 9 6 8 , 4 : 7 4 8 - 7 5 0

4 8 .

H o l l a n

S R , S z e l e n y i J G ,

B r i m h a l l

B , D u e r s t M,

J o n e s

R T , K o h l e r R D ,

S t o c k l e n

Z :

M u lt i pl e a l p h a

c h a i n

l o c i

f o r

human h a e m o g l o b i n s : HbJ

B u d a

a n d

H g G - P e s t .

N a t u r e 1 9 7 2 , 2 3 5 : 4 7 - 5 0

4 9 .

G e r a l d

P S ,

D i a m o n d L K :

T h e d i a g n o s i s

o f t h a l a s -

s e m i a t r a i t

b y s t a r c h

b l o c k

e l e c t r o p h o r e s i s o f

h e m o -

g l o b i n .

B l o o d

1 9 5 8 ,

1 3 : 6 1 - 6 9

5 0 .

B a g l i o n i C :

T h e f u s i o n o f t w o

p e p t i d e

c h a i n s i n

h e m o g l o b i n

L e p o r e

a n d i t s i n t e r p r e t a t i o n a s a

g e n e t i c

d e l e t i o n .

P r o c

N a t l

A c a d

S c i USA

1 9 6 2 ,

4 8 : 1 8 8 0 - 1 8 8 6

5 1 . B a g l i o n i

C : A b n o r m a l

human

h e m o g l o b i n s

X :

A

s t u d y

o f

h e m o g l o b i n

L e p o r e

( B o s t o n ) .

B i o c h i m B i o -

p hy s A c t a 1 9 6 5 ,

9 7 : 3 7 - 4 6

5 2 .

B a r n a b a s J , M u l l e r C J :

H a e m o g l o b i n L e p o r e

( H o l -

l a n d i a ) . N a t u r e 1 9 6 2 ,

1 9 4 : 9 3 1 - 9 3 2

5 3 . O s t e r t a g

W ,

S m i t h

EW:

H e m o g l o b i n L e p o r e

B a l t i -

m o r e

a t h i r d

t y p e

o f

d f i

c r o s s o v e r

6 5 0 P 1 8 6 ) .

E u r J B i o -

c h e m

1 9 6 9 , 1 0 : 3 7 1 - 3 7 6

5 4 .

F l a v e l l

RA, K o o t e r

J M ,

d e B o e r

E ,

L i t t l e

P F R ,

W i l -

l i a m s o n R : A n a l y s i s o f t h e

human

6 p

g l o b i n g e n e l o c i

i n

n o r m a l

a n d

h e m o g l o b i n

L e p o r e

DNA:

D i r e c t

d e t e r -

m i n a t i o n

o f

g e n e l i n k a g e a n d i n t e r g e n i c

d i s t a n c e . C e l l

1 9 7 8 ,

1 5 : 2 5 - 4 1

5 5 .

W h i t e

J M , L a n g A ,

L o r k i n

P A , Lehmann H :

S y n -

t h e s i s

o f

h a e m o g l o b i n L e p o r e . N a t u r e ( N e w B i o l )

1 9 7 2 ,

2 3 5 : 2 0 8 - 2 1 0

5 6 . W e a t h e r a l l

D J , C l e g g J B , N a u g h t o n

MA:

G l o b i n

s y n -

t h e s i s

i n

t h a l a s s a e m i a :

An i n v i t r o

s t u d y .

N a t u r e

1 9 6 5 ,

2 0 8 : 1 0 6 1 - 1 0 6 5

5 7 . Wood

WG,

O l d

J M ,

R o b e r t s

A V S , C l e g g J B , W e a t h e r -

a l l

D J ,

Q u a t r i n

N : Human g l o b i n g e n e e x p r e s s i o n :

C o n t r o l o f

( ,

6

a n d

6 p

c h a i n p r o d u c t i o n .

C e l l

1 9 7 8 ,

1 5 : 4 3 7 - 4 4 6

5 8 .

B e n z

EJ

J r ,

S c a r p a

A S ,

T o n k o n o w B :

M e t a b o l i s m o f

6

a n d y g l o b i n

mRNA i n human

e r y t h r o b l a s t s .

C l i n

R e s 1 9 8 1 , 2 9 : 3 3 0 a

5 9 .

P r o u d f o o t

N J , S h a n d e r

MHM, M a n l e y

J L ,

G e f t e r

ML, M a n i a t i s

' P

S t r u c t u r e

a n d

i n v i t r o

t r a n s c r i p t i o n

o f

human

g l o b i n g e n e s .

S c i e n c e

1 9 8 0 ,

2 0 9 : 1 3 2 9 - 1 3 3 6

6 0 .

Adams

J G , M o r r i s o n WT,

S t e i n b e r g

MH:

H e m o g l o -

b i n P a r c h m a n :

D o u b l e

c r o s s o v e r

w i t h i n

a

s i n g l e g e n e .

S c i e n c e

1 9 8 2 ,

2 1 8 : 2 9 1 - 2 9 3

6 1 . H u m p h r i e s R K ,

L e y

T ,

T u r n e r

P ,

M o u l t o n

A D ,

N i e n -

h u i s A : D i f f e r e n c e s i n human

a - ,

P -

a n d 6 - g l o b i n

g e n e

e x p r e s s i o n

i n

m o n k e y k i d n e y

c e l l s . C e l l

1 9 8 2 ,

3 0 : 1 7 3 -

1 8 3

6 2 . M i l n e r P F , C l e g g

J B ,

W e a t h e r a l l

D J :

H a e m o g l o b i n

H

d i s e a s e

d u e t o a u n i q u e h a e m o g l o b i n

v a r i a n t w i t h

a n

e l o n g a t e d a - c h a i n . L a n c e t 1 9 7 1 ,

1 : 7 2 9 - 7 3 2

6 3 . C l e g g

J B ,

W e a t h e r a l l

D J ,

M i l n e r P F :

H a e m o g l o b i n

C o n s t a n t S p r i n g :

A

c h a i n t e r m i n a t i o n

m u t a n t . N a t u r e

1 9 7 1 , 2 3 4 : 3 3 7 - 3 4 0

6 4 .

C l e g g

J B ,

W e a t h e r a l l D J , C o n t o p o l o u - G r i v a

I ,

C ar o u t s o s K , P o u n g g o u r a s

P , T s e v r e n i u s

H : Haemo-

g l o b i n

I c a r i a : A

n e w


m u t a n t w h i c h

c a u s e s

a t h a l a s s a e m i a .

N a t u r e

1 9 7 4 ,

2 5 1 : 2 4 5 - 2 4 7

6 5 . d e J o n g

WW,

M e e r a k a h n

P ,

B e r n i n i L F :

H e m o g l o b i n

K o y a

D o r a :

H i g h

f r e q u e n c y o f

a


m u t a n t . Am

J Hum

G e n e t

1 9 7 5 , 2 7 : 8 1 - 9 0

6 6 .

B r a dl e y T B , W o h l

R C ,

S m i t h

G J : E l o n g a t i o n

o f

t h e

a

c h a i n

i n

a

B l a c k

f a m i l y : I n t e r a c t i o n

w i t h HbG

P h i l a -

d e l p h i a .

C l i n

R e s 1 9 7 5 , 2 3 : 1 3 1 a

6 7 .

P r o u d f o o t N J ,

L o n g l e y

J I :

T h e

3

t e r m i n a l

s e q u e n c e s

o f human

a a n d

P

g l o b i n m e s s e n g e r

RNAs:

Com-

p a r i s o n

w i t h

r a b b i t g l o b i n m e s s e n g e r

RNA.

C e l l

1 9 7 6 ,

9 : 7 3 3 - 7 3 7

6 8 . L i e b h a b e r

S A ,

Kan Y W: D i f f e r e n t i a t i o n o f

t h e

mRNA

t r a n s c r i p t s o r i g i n a t i n g

f r o m t h e a l - a n d

a 2 - g l o b i n l o c i

i n

n o r m a l s a n d

a - t h a l a s s e m i a s .

J C l i n I n v e s t

1 9 8 1 ,

6 8 :

4 3 9 - 4 4 6

6 9 .

Kan Y W,

T o d d

D ,

D o z y AM: H e m o g l o b i n C o n s t a n t

S p r i n g s y n t h e s i s

i n

r e d c e l l p r e c u r s o r s .

B r

J H a e m a t o l

1 9 7 4 ,

2 8 : 1 0 3 - 1 0 7

7 0 .

H u n t DM,

H i g g s

DR,

O l d

J M ,

C l e g g

J B ,

W e a t h e r a l l

D J , M a r s h GW:

D e t e r m i n a t i o n

o f a l p h a t h a l a s s e m i a

p h e n o t y p e s b y m e s s e n g e r RNA a n a l y s i s .

B r

J Haema-

t o l

1 9 8 0 ,

4 5 : 5 3 - 6 4

7 1 . Ada ms JG I I I , B o x e r

L A ,

B a e h n e r R L ,

F o r g e t

B G ,

T s i s t r a k i s

G A , S t e i n b e r g

MH:

H e m o g l o b i n I n d i a n -

a p o l i s

1 3 1 1 2 G 1 4 )

A r g i n i n e ) :

An u n s t a b l e

P - c h a i n

v a r i a n t p r o d u c i n g t h e

p h e n o t y p e

o f s e v e r e

P - t h a l a s -

s e m i a . J

C l i n

I n v e s t 1 9 7 9 , 6 3 : 9 3 1 - 9 3 8

7 2 .

Adams

J G ,

S t e i n b e r g

MH, B o x e r

L A ,

B a e h n e r R L ,

F o r g e t B G ,

T s i s t r a k i s G A :

T h e

s t r u c t u r e

o f

h e m o -

g l o b i n


1 3 1 1 2 G 1 4 ) A r g i n i n e ) :

a n

u n s t a b l e

v a r i a n t d e t e c t a b l e o n l y b y

i s o t o p i c

l a b e l l i n g . J B i o l

Chem

1 9 7 9 ,

2 5 4 : 3 4 7 9 - 3 4 8 2

7 3 . Adams

J G , S t e i n b e r g MH: Lo w o u t p u t h e m o g l o b i n s

w h i c h p r o d u c e

t h e

p h e n o t y p e o f t h a l a s s e m i a ,

T h e

R e d

C e l l ,

F i f t h

Ann

A r b o r

C o n f e r e n c e .

E d i t e d b y

GJ

B r e w e r . Ne w

Y o r k ,

A l a n R .

L i s s , 1 9 8 1 , 8 1

7 4 .

G o o s s e n s

M,

L e e K Y , L i e b h a b e r

S A , K an Y U: G l o b i n

s t r u c t u r a l

m u t a n t

a 1 2 5 l e u - p r o

i s

a n o v e l

c a u s e

o f

a - t h a l -

a s s a e m i a .

N a t u r e

1 9 8 2 , 2 9 6 : 8 6 4 - 9 6 5

7 5 . Kan YW,

Dozy

AM, T i e c a r t i n

R , T o d d D :

I d e n t i f i c a -

t i o n

o f

a

n o n d e l e t i o n

d e f e c t i n

a - t h a l a s s e m i a .

N

E n g l

J

Me d 1 9 7 7 ,

2 9 7 : 1 0 8 1 - 1 0 8 4

7 6 .

L i e b h a b e r

S A ,

Kan

Y W:

D i f f e r e n t r a t e s

o f mRNA

t r a n s l a t i o n b a l a n c e t h e

e x p r e s s i o n o f t h e t w o

human

a - g l o b i n

l o c i .

J

B i o l Chem

1 9 8 2 , 2 5 7 : 1 1 8 5 2 - 1 1 8 5 5

7 7 .

R e i d e r

R F :

Human

h e m o g l o b i n

s t a b i l i t y

a n d

i n s t a b i l i -

t y :

M o l e c u l a r

m e c h a ni s m s a n d some

c l i n i c a l c o r r e l a -

t i o n s . S e m i n H e m a t o l

1 9 7 4 ,

1 1 : 4 2 3 - 4 4 0

7 8 . C o h e n - S o l a l

M, L ab ie D :

A

n e w c a s e o f

h e m o g l o b i n

G e n o v a

a 2 P 2

2 8 B l o ) l e u - p m

. F u r t h e r s t u d i e s

o n

t h e


12/14

V o l . 1 1 3

*

N o .

3

THALASSEMIC HEMOGLOBINOPATHIES

407

m e c h a n i s m

o f

u n s t a b i l i t y

a n d d e f e c t i v e

s y n t h e s i s .

B i o -

c h i m

B i o p h y s

A c t a

1 9 7 3 ,

2 9 5 : 6 7 - 7 6

7 9 . I d e l s o n L I , D i d k o w s k y

NA, C a s e y

R ,

L o r k i n P A ,

Lehmann H :

Ne w

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