脊髓小腦共濟(jì)性失調(diào)2型的修飾基因變異及自然選擇對(duì)ATXN2基因的影響.pdf

1、本研究室收集到一個(gè)表型為帕金森氏病的大家系,臨床資料初步診斷為呈常染色體顯性遺傳模式的帕金森氏病家系。前期對(duì)此家系進(jìn)行的研究排除了以往文獻(xiàn)報(bào)道過的常染色體顯性遺傳的帕金森病致病基因,并采用基因芯片的方法對(duì)研究家系進(jìn)行了全基因組掃描,最后在患者基因組候選區(qū)域內(nèi)將致病基因定位為12號(hào)染色體上的ATXN2基因,確定該家系為脊髓小腦共濟(jì)性失調(diào)2型(spinocerebellar ataxiatype2,SCA2)家系。
　　 SCA2是

2、一種由ATXN2基因第一外顯子中的CAG三核苷酸擴(kuò)展突變導(dǎo)致的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病,發(fā)病時(shí)嚴(yán)重影響正常的感覺、運(yùn)動(dòng)控制功能。由于本家系病人表現(xiàn)出和普通SCA2病人不同的臨床癥狀,并且對(duì)左旋多巴胺(L-Dopa)的治療敏感,因而在本研究中,我們應(yīng)用前期全基因組掃描的數(shù)據(jù),按照所收集家系的臨床資料對(duì)疾病表型模式進(jìn)行設(shè)定,重新計(jì)算了連鎖值。結(jié)果發(fā)現(xiàn)有兩處連鎖分?jǐn)?shù)值(log ofthe odds,LOD)大于3:一處在5號(hào)染色體上,另一處在12號(hào)

3、染色體上的峰對(duì)應(yīng)的就是本家系的致病基因ATXN2。根據(jù)以上結(jié)果,我們對(duì)5號(hào)染色體的定位區(qū)域進(jìn)行了單倍型構(gòu)建及分析,進(jìn)而觀察到所有現(xiàn)在已經(jīng)確定發(fā)病的病人基本都享有同樣一條單倍型,即3322323單倍型。據(jù)此推測(cè)可能在5號(hào)染色體上這一定位區(qū)域存在一個(gè)修飾基因,使此家系的發(fā)病癥狀偏向于帕金森氏病,并且讓發(fā)病年齡提前。我們用測(cè)序的方法,對(duì)所定位區(qū)域內(nèi)的5個(gè)修飾基因候選者——ENC1,HEXB,SV2C,GFM2以及HOMER1進(jìn)行研究,從而尋找

4、修飾基因的存在,用以分析探討此修飾基因怎樣使SCA2病人臨床癥狀發(fā)生改變,并使本研究家系成員對(duì)多巴胺敏感的原因。檢測(cè)結(jié)果顯示,在HEXB基因第五外顯子上存在一處第207位氨基酸ATT/GTT錯(cuò)義突變,從本研究家系測(cè)序結(jié)果分布看來,所有的病人都帶有A等位基因；在ENC1的5’-UTR區(qū)發(fā)現(xiàn)一A/G突變以及在其外顯子的分段測(cè)序中檢到兩處同義突變(分別為絲氨酸、賴氨酸同義突變),據(jù)家系中5’-UTR區(qū)測(cè)序結(jié)果看來,絕大部分病人都帶有A等位基因

5、。而其余三個(gè)基因均未觀察到突變。根據(jù)以上結(jié)果分析,我們認(rèn)為HEXB基因的錯(cuò)義突變?yōu)楸狙芯繉ふ业男揎椈蜃儺惖目赡苄暂^大。由于各個(gè)基因間相互作用的關(guān)系非常復(fù)雜,修飾基因的突變位點(diǎn)可能與其他位點(diǎn)連鎖共同作用,基因的同義突變也可能影響轉(zhuǎn)錄后的剪接、加工及蛋白表達(dá)量進(jìn)而影響疾病表型,或者存在其他未經(jīng)鑒定的復(fù)雜作用過程或基因,這些功能上的作用及機(jī)制需要進(jìn)一步闡明。
　　 有研究認(rèn)為帕金森表型的出現(xiàn)和ATXN2基因CAG重復(fù)中CAA三核苷酸

6、插入出現(xiàn)的頻率有關(guān),我們通過對(duì)本家系中致病基因序列的測(cè)定,對(duì)其關(guān)聯(lián)性加以驗(yàn)證。在本家系的病人中檢測(cè)到ATXN2基因CAG重復(fù)序列中僅有一個(gè)CAA插入,與文獻(xiàn)報(bào)道的病人CAA插入次數(shù)越多表型就越偏向帕金森病不一致,提示可能存在其他因素對(duì)本家系產(chǎn)生影響,使之對(duì)左旋多巴敏感。因此,本研究選取6個(gè)正常民族群體,對(duì)其ATXN2基因的CAG重復(fù)序列是否受到選擇的作用進(jìn)行研究,以期闡明致病基因的作用機(jī)制及其與自然選擇的關(guān)系。
　　 我們對(duì)所有

7、樣本染色體的CAG重復(fù)序列進(jìn)行了測(cè)序。進(jìn)行中性檢測(cè)后發(fā)現(xiàn),在除了回族群體以外的5個(gè)民族群體中,Tajima's D值顯示了顯著性的負(fù)值,提示可能受到正向選擇的作用。回族群體的中性檢測(cè)值僅顯示為負(fù)值,未達(dá)到顯著性。根據(jù)該位點(diǎn)周圍8個(gè)SNP的分型結(jié)果構(gòu)建單倍型進(jìn)行分析,也顯示核心單倍型達(dá)到了很高的頻率,并在一個(gè)較大的區(qū)域內(nèi)顯示了強(qiáng)連鎖不平衡(linkage disequilibrium,LD)。這些都是5個(gè)民族群體中正向選擇的特征。我們認(rèn)為