原发性开角型青光眼和眼皮肤白化病1型致病基因的研究

摘要

第一部分:
　　青光眼是一种具有特征性的视盘表现和特殊的视野缺损模式的视神经病变,常常伴随或不伴有眼内压的升高。青光眼是世界上第二大致盲眼病,全世界约有6,680万人患病,其中670万人为双眼盲。原发性开角型青光眼(POAG)是该病最常见的类型,它是一种多因素致病性疾病。遗传因素在其发病过程中起着重要而复杂的作用。等位基因异质性、遗传位点多样性、表型多样性以及基因-基因或基因-环境因素的交互作用都使得POAG的遗传性分析变得更加复杂。迄今已发现22个染色体遗传位点与POAG有关。但从这些遗传位点中仅鉴定出3个POAG致病基因:小梁网糖皮质激素诱导反应蛋白基因(MYOC),视神经病变诱导反应蛋白基因(OPTN)和色氨酸-天冬氨酸重复序列36基因(WDR36)。而这3个基因的突变仅可解释不超过10％的POAG病例。因此,预期尚有其他的遗传位点可影响POAG的发病。
　　为寻找新的POAG致病基因,我们收集了1个遗传三代的呈常染色体显性遗传方式的中国青少年型 POAG(JOAG)家系,本研究小组之前的研究结果显示,该家系中并未存在MYOC、OPTN和WDR36基因突变。结合以基因为基础的单核苷酸多态性病例-对照相关性分析结果,我们选取了4个候选基因:DPP8,MYCPP,RB11A和MEGF11。先用聚合酶链式反应扩增该家系中候选基因所有外显子序列和邻近部分内含子序列,然后直接用荧光标记自动DNA测序法检测在该家系中各基因的多态性。最后用病例-对照相关性分析法对可疑基因进行全基因扫描,以验证所选基因是否为致病性基因。
　　在该研究中,我们共在候选基因中检测到22个序列改变,其中7个SNPs在该家系中表现为不完全共分离。然而,进一步的相关性研究分析显示所发现的7个SNPs在病例组和对照组间出现频率的差异均无显著统计学意义。但通过进一步的分析发现,MEGF11基因中所发现的865DEL-T突变在病例-对照相关性研究中仅在病例组中出现,而且预测此突变极有可能改变所编码蛋白在生物体内的功能,所以其可能是罕见的POAG致病突变。我们对MEGF11基因进行全基因扫描,共发现43个SNPs,且他们在病例组和对照组间出现频率的差异同样无显著的统计学意义,但其中6个SNPs为本研究新发现的序列改变,仅见于病例组。
　　通过本次研究,我们发现一可疑的POAG致病基因—MEGF11基因在所研究家系中不完全共分离。同时,我们在该研究中也检测到一些罕见的序列改变,仅出现在病例组中,如136G>A(E46K),1160A>G(D387G),1198G>A(D400/N),2247A>C(Q749H),2413G>A(G805S)和2639G>T(C880F)。上述MEGF11基因的序列改变可能增加了POAG发病的危险性。我们的研究结果提示,MEGF11基因突变可能非常少见,仅占POAG病人的一少部分,或者可能另外一个基因才是该家系青光眼的致病基因,但在本研究中尚未发现。
　　第二部分:
　　研究背景和目的:眼皮肤白化病1型(Oculocutaneous albinism type1,OCA1)是一种由于TYR基因异常所致的常染色体隐性遗传性疾病,表现为眼、皮肤、毛发黑色素缺乏等黑色素缺乏可引起眼的一系列异常表现,如严重的视力低下、畏光、眼球震颤、黄斑中心凹发育不良、虹膜半透明、视网膜色素缺乏及视神经纤维发育异常等。全世界大部分人群中OCA1发病率均约为1/40,000。尽管眼皮肤白化病可以分为不同的类型,但仅从临床表现诊断很难确切的将不同类型完全分开。遗传学诊断在眼皮肤白化病的诊断及分类中是非常有效且必须的方法。迄今为止,全世界所报道的TYR基因致病性突变至少有217种,而在中国人群中报道则不足10种。而且,大多数人群中,约有15%的OCA1患者中仅发现一个等位基因突变。因此,对中国OCA1患者进行遗传学分析,扩大TYR基因突变数据库来辅助遗传诊断、产前咨询等则是非常有必要的。在本研究的第二部分,我们主要对两个中国OCA1家系进行测序分析,研究TYR基因突变在中国人群中的情况。
　　方法:为了探讨中国OCA1患者中TYR基因突变的特性,我们收集了两个中国OCA1家系中的6名成员及95个无相关正常色素的中国志愿者,先用聚合酶链式反应扩增这些研究对象中TYR基因所有的外显子序列和邻近部分内含子序列,然后直接用荧光标记自动DNA测序法检测存在于研究对象中的TYR基因多态性。功能学计算分析方法则用于预测突变的生物学功能改变。
　　结果:本次研究中共发现了两个已知的TYR基因突变—R299H和W400L以及一个新突变—R299C在不同的中国OCA1家系中与疾病共分离,OCA1患者分别为携带TYR基因突变的纯合子或复合杂合子。而在95个正常色素对照志愿者中并未发现任何上述基因突变。另外,序列改变W400L之前仅在中国人群中有报道,并认为是致病性突变。功能学计算分析提示新突变R299C通过诱导编码蛋白三级结构异常折叠和/或异常折叠的蛋白滞留于内质网之内而失去酶活性。
　　结论:本研究中,我们在一个中国OCA1家系中发现了一个新的TYR基因的序列改变,并证实其极有可能导致基因编码产物异常折叠失去功能而致病。扩大了TYR基因突变数据库,并丰富了中国OC1疾病研究的资料,为开展遗传诊断,产前咨询提供了十分有效的信息,为降低白化病患儿的出生率,提高人口素质做出了重要贡献。

目录

封面

符号表（缩略语）

氨基酸的英文缩写与单字母代号对照表

目录

第一部分 原发性开角型青光眼

中文摘要

英文摘要

第1章 前言

1.1 青光眼

1.2 原发性开角型青光眼

1.3 DNA测序

1.4 研究目的及内容

第2章 材料与方法

2.1 研究对象

2.2 实验操作方法

2.3 统计学分析

2.4 一般消耗性材料及主要仪器

2.5 试剂

第3章 结果

3.1 JOAG家系中进行候选基因测序

第4章 讨论

4.1 候选基因测序

4.2 MEGF11全基因扫描

第5章 结论与展望

参考文献

第二部分 眼皮肤白化病1型

中文摘要

英文摘要

第1章 前言

1.1 白化病

1.2 眼皮肤白化病1型

第2章 材料与方法

2.1 研究对象

2.2 实验操作方法

2.3 蛋白功能分析

第3章 结果

3.1 在中国OCA1家系中对TYR基因进行测序

3.2 在正常色素的中国志愿者对照组中进行测序

第4章 讨论

4.1 检测OCA1家系中TYR基因的突变

4.2 研究新突变R299C的致病性

第5章 结论与展望

参考文献

致谢

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