幾種單基因遺傳病致病基因的突變和功能研究.pdf

1、人類疾病致病基因的發(fā)現(xiàn)為我們理解疾病發(fā)病機(jī)理的分子機(jī)制提供了很好的途徑。 尋找致病基因最常用的方法是定位克隆，現(xiàn)代生命科學(xué)領(lǐng)域最強(qiáng)有力的研究手段之一。 定位克隆在尋找人類致病基因方面已經(jīng)取得了很大成功，超過30種心血管疾病的疾病基因都是通過定位克隆的方法發(fā)現(xiàn)的。 定位克隆同樣對(duì)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生了革命性的影響，致病基因的發(fā)現(xiàn)不僅為理解疾病的分子機(jī)理和人類基因的功能提供了很好的幫助，而且為疾病診斷技術(shù)的發(fā)展和指導(dǎo)基因針對(duì)性治療做出了很大的貢獻(xiàn)，

2、致病基因的功能研究也將為理解疾病的發(fā)病機(jī)理和疾病的診斷提供理論基礎(chǔ)，并促進(jìn)我們對(duì)基因的結(jié)構(gòu)和功能的認(rèn)識(shí)，本研究通過定位候選克隆的方法，在遺傳性牙本質(zhì)發(fā)育不全、先天性眼外肌纖維化、長QT綜合癥（LQTS）等疾病的病人中發(fā)現(xiàn)了致病基因的多個(gè)突變，同時(shí)通過生物化學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)方法，基因敲除小鼠動(dòng)物模型對(duì)新的房顫致病基因進(jìn)行了功能研究。 第一部分：II型牙本質(zhì)發(fā)育不全致病基因新突變的發(fā)現(xiàn) 遺傳性牙本質(zhì)缺陷分為兩種主要

3、類型：牙本質(zhì)發(fā)育異常（I型和II型）和牙本質(zhì)發(fā)育不全（I型、II型、III型）。 II型牙本質(zhì)發(fā)育不全是最常見的一種牙本質(zhì)缺陷疾病，以常染色體顯性方式遺傳。 到目前為止，DSPP基因是唯一一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的牙本質(zhì)發(fā)育不全的致病基因。 我們發(fā)現(xiàn)并鑒定了一個(gè)有四代成員的II型牙本質(zhì)發(fā)育不全的中國人家系，家系共有18位成員，包括8個(gè)患者。 用DSPP基因兩側(cè)的微衛(wèi)星遺傳標(biāo)記D4S1534和D4S414做連鎖分析發(fā)現(xiàn)，DSPP基因與疾病連鎖。家系中患

4、者的DSPP基因的5個(gè)外顯子包括內(nèi)含子、外顯子的交界處直接測(cè)序，發(fā)現(xiàn)在DSPP基因的第一個(gè)外顯子有一個(gè)新的突變(c.49C→T，p.Pro17Ser)。 Pro17Ser突變是一個(gè)突變熱點(diǎn)，它是成熟的DSP蛋白的第二個(gè)氨基酸，第17位脯氨酸在進(jìn)化上高度保守，家系中的所有患者都攜帶這個(gè)突變，但家系中的正常個(gè)體和100個(gè)正常對(duì)照個(gè)體不攜帶這個(gè)突變。 結(jié)果表明在這個(gè)家系中DSPP基因的Pro17Ser突變導(dǎo)致II型牙本質(zhì)發(fā)育不全，我們的研究發(fā)

5、現(xiàn)了DSPP基因的一個(gè)新突變，拓展了對(duì)DSPP基因?qū)е卵辣举|(zhì)發(fā)育不全的認(rèn)識(shí)。 第二部分：KIF21A基因的p.Arg954Trp突變引起中國人先天性眼外肌纖維化 I型先天性眼外肌纖維化(Congenital fibrosis of the extraocular muscles，CFEOM)是一種罕見的常染色體顯性遺傳的眼肌疾病，臨床上主要表現(xiàn)為動(dòng)眼神經(jīng)缺陷而引起的斜視。 在本研究中，我們鑒定了一個(gè)有四代病人的CFEOM

6、1家系，連鎖分析表明致病基因與染色體12q處的微衛(wèi)星標(biāo)記 D12S85 緊密連鎖，最大Lod 值為2.1。 對(duì)D12S85附近的CFEOM1致病基因KIF21A進(jìn)行突變檢測(cè)，在KIF21A基因第21個(gè)外顯子發(fā)現(xiàn)有一C→T的堿基替換，該變化引起KIF21A基因的第954位密碼子由精氨酸突變?yōu)樯彼幔琒SCP分析結(jié)果表明該家系中的所有患者都具有這一突變，而在家系中的所有正常人以及150個(gè)正常漢人對(duì)照中則不能檢測(cè)到這一改變。 我們的研究表明K

7、IF21A p.Arg954Trp突變是引起這一先天性眼外肌纖維化家系病人患病的致病原因。 第三部分：LQTS(LQTS)家系中KCNH2基因新突變和KCNH2 K897T多態(tài)保護(hù)效應(yīng)的發(fā)現(xiàn) KCNH2導(dǎo)致長QT綜合癥（LQTS）最常見的鉀通道致病基因之一，LQTS是以心電圖上QTc的延長為特征并伴有猝死的一種心律失常疾病。 在散發(fā)的LQTS人群中，我們發(fā)現(xiàn)KCNH2一個(gè)新的突變2020insAG,在一個(gè)LQTS家系中，

8、我們發(fā)現(xiàn)KCNH2基因A490T突變與KCNH2基因的K897T單核苷酸多態(tài)共分離。 同時(shí)攜帶KCNH2 A490T突變與K897T單核苷酸多態(tài)的患者和攜帶KCNH2 R366X突變的LQTS患者都有心動(dòng)過緩的癥狀。 有報(bào)道KCNH2 K897T單核苷酸多態(tài)對(duì)QTc有修飾作用(KCNH2 K897T單核苷酸多態(tài)影響QTc)，但是K897T是充當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)因子還是具有保護(hù)作用還有爭(zhēng)議。 我們發(fā)現(xiàn)在家系中，7個(gè)同時(shí)攜帶A490T突變和K897T的

9、T等位基因的患者比只攜帶A490T突變或A490P突變的患者有更短的QTc并有更輕的癥狀，這些結(jié)果表明KCNH2 K897T單核苷酸多態(tài)對(duì)QTc的延長起保護(hù)作用。 第四部分：核孔蛋白基因NUP155突變導(dǎo)致房顫 房顫是一種最常見的一種心律失常疾病，我們?cè)谝郧暗难芯恐型ㄟ^全基因組連鎖分析發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的房顫致病基因的位點(diǎn)位于染色體5p13。 通過對(duì)連鎖區(qū)域內(nèi)的所有候選基因進(jìn)行突變篩選，我們發(fā)現(xiàn)新的房顫致病基因是NUP155。

10、NUP155基因編碼一種分子量為155kDa的核孔蛋白，核孔蛋白是核孔復(fù)合物的一種重要成分。 我們研究發(fā)現(xiàn)，在這個(gè)房顫家系中，NUP155基因的的純合突變R391H與房顫共分離，進(jìn)一步的細(xì)胞生物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)R391H突變影響NUP155蛋白的核定位。 NUP155蛋白在小鼠的心房心肌細(xì)胞中大量表達(dá)。純合子的NUP155基因敲除小鼠死于胚胎發(fā)育的8.5天前，但是雜合子的NUP155基因敲除小鼠有房顫表型。 對(duì)人和小鼠的研究都表明NUP155