次要等位基因频率筛选阈值对单体型图精度影响SIOD和BPES致病基因突变检测及MEGSIN基因编码区变异与IgA肾病相关关系研究

摘要

第一部分次要等位基因频率筛选阈值对人类单体型图精度的影响：基于中国汉族与藏族人群测序数据的比较性研究 基因组变异是个体间疾病易感性和药物反应等表型多样性的遗传基础。国际人类单体型图（InternationalHapMap）旨在为复杂疾病相关遗传变异的研究提供路线图。单核苷酸多态性（SNPs）是HapMap的基本要素。SNPs等位基因频率影响连锁不平衡结构、单体型的构建和标签SNPs的筛选，是影响HapMap精度的主要因素之一。因此，次要等位基因频率筛选阈值的选择对图谱精度有深远影响。迄今大多数研究者选用自定的阈值，且鲜有针对次要等位基因频率筛选阈值对HapMap精度影响的研究。为探讨次要等位基因频率筛选阈值对相应HapMap精度的影响，我们用中国汉、藏族人群15号染色体中心粒区域基因的测序结果按不同次要等位基因频率筛选阈值将以往的数据分成了3组（≥0.01组，≥0.05组，≥0.10组），分别构建了3组数据的HapMap，并比较了各组HapMap精度、关联分析的研究效能及节约/总成本比值。我们的结果显示：0.01组有最高的关联分析研究效能（相比0.05组：汉族P=0.019；藏族P=0.029），并捕获了最多的人群特异性单体型（相比0.05组P=0.012）。在所检区域内，相比0.10阂值，0.05阈值并没有显著提高关联分析的研究效能（汉族P=0.191；藏族P=1.000）及人群特异性单体型的捕获（P=0.592）。同时在藏族人群中0.05与0.10组产生了相同数据的标签SNPs效率、连锁不平衡结构域的数目和平均长度、关联分析研究效能及节约/总成本比值。这提示：较低的次要等位基因频率筛选阈值更适合着重于人群特异性单体型的研究；不同人群最佳次要等位基因频率筛选阈值可能不尽相同。由于本研究检测基因数目有限，这一重要议题仍需更多深入的探讨。 第二部分SMARCAL1基因复合性新突变导致中国人群中一例重型Schimke骨软骨发育不良 Schimke骨软骨发育不良（Schimkeimmuno—osseousdysplasia，SIOD）是一种罕见的常染色体隐性遗传病，其主要临床特点为脊柱骨骺发育不良、局灶性节段性肾小球硬化、T细胞免疫缺陷及特殊面容。现已证实该病的致病基因为SMARCAL1基因，并已有相关的突变报导。然而，中国人群中尚未有SIOD的病例及相关突变的报导。本文报导中国人群中第一例SIOD患者及其相应的SMARCAL1基因突变。患者8岁2个月，表现为严重的腕骨骨龄延迟、宫内起开始出现生长迟缓、反复感染、中性粒细胞减少、脊柱骨骺发育不良、局灶性节段性肾小球硬化、T细胞免疫缺陷及特殊面容。根据其临床及实验室检查结果，该患者确诊为重型SIOD。患者父母外观及相关实验室检查结果正常。我们用PCR产物直接测序的方法对患者及其父母进行了SMARCAL1基因突变筛查。筛查范围包括SMARCAL1基因所有外显子、外显子—内含子交界区及5’、3’非翻译区。我们在患者SMARCAL1基因中发现了两个新的错义突变：c.3G>A和c.1682G>A，患者父亲携带c.3G>A突变，患者母亲携带c.1682G>A突变。这两种突变在100条对照染色体中阙如。跨物种同源序列比结果显示，SMARCAL1基因的mRNA水平第3位和第1682位碱基均为保守的鸟苷酸，相应的蛋白质第1位和第561位氨基酸则分别是保守的甲硫氨酸和精氨酸。父源性突变c.3G>A位于SMARCAL1基因翻译起始密码ATG中，它可能导致一个新的开放性读码框（ORF）产生，预测的起始密码ATG位于原起始密码的下游（3’端）310bp，相应的突变型蛋白比野生型SMARCAL1蛋白截短N端包含核内定位信号的103个氨基酸。尽管结构预测的结果显示，母源性突变c.1682G>A（p.Arg561His）编码的突变蛋白与野生型蛋白结构相同。但是该突变位于SMARCAL1蛋白的SNF2结构域的motifⅡa中，该结构域具有水解ATP及结合DNA的重要功能，因而可能影响正常的蛋白功能。本研究报导的两个新突变为中国人群的首次报导，为中国人群SIOD的分子诊断、产前诊断及携带者的检出奠定了基础。 第三部分FOXL2基因两个denovo突变导致一例中国人先天性小睑裂综合征合并特发性垂直眼球震颤 先天性小睑裂综合征（blepharophimosis—ptosis—epicanthusinversussyndrome，BPES）是一种常染色体显性眼睑发育不良疾病。其眼部四大特征为小睑裂、上睑下垂、内眦赘皮及内眦远距，合并卵巢早衰者为BPESⅠ型，仅有眼部表现者为BPESⅡ型。现已证实BPES是由编码forkhead转录因子的ForkheadboxL2（FOXL2）基因的功能缺失性突变引起。本文报导一例2岁BPES患者的表型和遗传学研究结果。根据患者典型的四大眼部特征：小睑裂（垂直睑裂宽度2mm，水平睑裂宽度15mm）、上睑下垂、逆向性内眦赘皮及眼距宽（33mm），患者确诊为BPES。此外，患者进行垂直方向眼球运动时可诱发特发性垂直方向眼球震颤，且其屈光检查仅发现低度近视和散光。患者的父母及同胞均外观正常。我们对患者家庭的5个成员：包括患者、患者的父母、患者的同胞姐姐和弟弟以及50个无血缘关系的正常人进行了FOXL2基因的突变筛查。突变筛查采用PCR产物直接测序法，筛查范围包括FOXL2基因的整个编码区及5’，3'UTR区。我们在患者FOXL2基因中发现两个突变：c.40delG（p.Ala14fs）和c.41C>T（p.Ala14Val）。而患者家庭的其他4名成员及正常对照中均无此两种突变。在患者家庭中构建的单体型图发现，两个突变均位于母源性单体型上。以上结果提示两个突变为新生突变（denovomutation）。跨物种同源序列比对结果显示，FOXL2基因mRNA水平第40和41位碱基分别为保守的G和C，相应的蛋白质第14位氨基酸也为保守的丙氨酸。c.40delG突变单独存在将造成移码突变，使肽链截短C端228个氨基酸而缺失FOXL2蛋白的forkhead结构域。c.41C>T突变单独存在则造成第14位氨基酸发生丙氨酸到缬氨酸的替换。这两个denovo突变共同存在的结果将编码一个仅有148个氨基酸的突变型蛋白。这个突变蛋白仅有N端13个氨基酸序列与野牛型蛋白的N端序列完全相同，突变型蛋白不具备forkhead结构域，不能维持正常的FOXL2蛋白空间结构，故丧失正常的转录调控功能。 第四部分MEGSIN基因编码区变异与IgA肾病相关关系的研究 IgA肾病是世界范围内最常见的原发性肾小球肾病。绝大多数IgA肾病的发病被认为是遗传因素与环境因素等多因素共同作用的结果。与IgA肾病易感性和进展相关的基因尚未完全厘清。MEGSIN（SERPINB7）基因主要在肾小球系膜区表达，且在IgA肾病中表达上调，因而是很强的候选基因。本课题组的前期研究结果已证明MEGSIN基因3'UTR区的2093C和2180T两个等位基因及其单体型与IgA肾病易感性及进展相关。然而，编码区变异与IgA肾病的相关关系仍有待研究。因此，我们对MEGSIN基因的所有8个外显子进行了重测序，并比较了3个引起氨基酸改变的编码区变异的等位基因频率在506例病例与524例对照中的差异：c.181A＞G（p.Asn61Asp），c.522_523insT（p.Ala174fs）和c.797G＞A（p.Arg266Gln）。但等位基因频率在病例组和对照组间的差异没有统计学意义。以上结果提示，在我们的研究人群中，MEGSIN基因外显子中的编码区变异与IgA肾病易感性不相关。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一部分 次要等位基因频率筛选阈值对人类单体型图精度的影响：基于中国汉族与藏族人群测序数据的比较性研究

引言

第1章材料与方法

1.1 数据的来源与分组

1.2三组单体型图(HapMap)的构建

1.3各组HapMap精度的评估

1.4统计学分析

第2章结果

2.1 tagSNPs捕获的遗传信息

2.2对单体型的影响

2.3对LD结构的影响

2.4关联分析的研究效能和节约/总成本比值

第3章讨论

第4章结论

附录图表

第二部分SMARCAL1基因复合性新突变导致中国人群中一例重型Schimke骨软骨发育不良

引言

第1章材料与方法

1.1研究对象

1.2临床表型分析

1.3遗传学分析

1.4生物信息学分析

第2章结果

2.1患者表型分析结果

2.2患者父母的临床表型分析结果

2.3突变筛查结果

2.4突变位点的生物信息学分析

第3章讨论

第4章结论

附录图表

第三部分FOXL2基因两个de novo突变导致一例中国人先天性小睑裂综合征合并特发性垂直眼球震颤

引言

第1章材料与方法

1.1研究对象

1.2构建系谱图

1.3标本采集

1.4临床表型分析

1.5遗传学分析

1.6生物信息学分析

第2章结果

2.1系谱分析

2.2表型分析

2.3遗传学分析

2.4生物信息学分析

第3章讨论

第4章结论

附录图表

第四部分MEGSIN基因编码区变异与IgA肾病相关关系的研究

引言

第1章材料与方法

1.1研究对象

1.2MEGSIN基因外显子区域变异/突变筛查

1.3基因分型

1.4实验数据的统计学处理

第2章结果

2.1MEGSIN基因外显子区域变异/突变筛查

2.2编码区变异的关联分析

第3章讨论

第4章结论

参考文献

附录:攻读学位期间发表的相关学术论文

致谢