成骨不全致病基因突变及Ⅰ型胶原蛋白基因甲基化分析

摘要

成骨不全（Osteogenesis imperfecta，OI），是一种遗传性结缔组织疾病，其特点通常表现为多发性骨折、低骨密度，其他临床症状还包括长期骨折引起的骨骼畸形，脊柱侧凸，蓝巩膜，牙本质发育不全，皮肤弹性下降，关节和韧带松弛等。成骨不全是遗传性的罕见病，发病率很低，在儿童中发病率大约为1/12000-15000。成骨不全具有表型及遗传异质性，有常染色体显性遗传以及常染色体隐性遗传两种遗传方式。根据临床表型以及致病基因，成骨不全迄今分为15个亚型。约90％的患者是由于Ⅰ型胶原蛋白结构个基因COL1A1、COL1A2突变而引起。常染色体隐性遗传所占患者数量少，但致病基因种类众多，包括SERPINF1、 CRTAP、 LEPRE1、PPIB、SERPINH1、FKBP10、S P7、BMP1、TMEM38B、WNT1、CREB3L1以及成骨不全与Brcuk综合征等致病基因P LOD2共12种。
　　研究目的：
　　对文献已报道的成骨不全临床样本进行常染色体显性遗传以及常染色体隐性遗传等共15个致病基因进行突变检测。
　　研究方法：
　　经山东省医学科学院伦理委员会批准，采集110例成骨不全患者静脉血和临床信息。提取外周静脉血基因组 DNA，利用实验室前期建立的检测方法，采用 Touch-down PC R方法进行目的基因片段的扩增。实验首先筛选的是COL1A1与COL1A2基因，若二者未发生突变，则进行12种常染色体隐性致病基因的筛选以及骨质疏松相关基因 PLS3的检测。PCR扩增产物经Sanger测序后通过Mutation Survery软件分析变异位点，并通过PolyPhen, Mutation Taster、Align GVGD与SIFT软件预测变异对蛋白质功能的影响。进一步通过I型胶原蛋白突变数据库、人类突变数据库与dbSNP等筛选变异位点，进而识别突变位点。同时初步探讨突变与临床表型之间的关系。
　　结果：
　　在110例成骨不全患者中，筛选到COL1A1/COL1A2基因突变63例，IFITM5突变患者7例， SERPINF1突变2例，WNT1突变5例者。未检测到突变患者33例。
　　COL1A1/COL1A2基因变异位点合计79个，多存在于三螺旋区，其中36个为新发变异，尚有待于进一步通过健康人群筛查是否为致病突变位点。COL1A1/COL1A2突变主要为错义突变，特别是甘氨酸的替换，约占替换氨基酸的58%，且以甘氨酸被丝氨酸替代的比率为最高。突变具有外显子偏好性，COL1A1基因的第8号外显子，以及COL1A2基因的17、19、38号外显子区域均为突变频率高发区。此外，在COL1A1的致死突变区（p.869-1001）发现5个突变，COL1A2的致死突变区（p.409-454，p.637-670，p.712-727， p.847-901，p.949-997）发现6个突变位点。7例 V型成骨不全患者均发现 IFITM5 c.-14C>CT杂合突变，该7例患者临床表型均为严重型，骨骼创伤后容易形成肥大的增生性愈伤组织。
　　2例成骨不全患者均为SERPINF1复合杂合突变， c.167C>CG+c.215C>CT复合杂合突变患者为严重的III型，c.215C>CT+c.907C>CT杂合突变患者临床症状相对较轻。5例成骨不全患者为WNT1突变，其中2个为纯合缺失，其余为杂合突变。患者具有眼睑下垂表型，个别患者还有精神亢奋的表现。
　　结论：
　　对110例临床成骨不全患者进行了基因检测，其中77例患者检测到致病基因突变位点，绝大部分为COL1A1与COL1A2突变，常染色隐性遗传致病基因以WNT1与S ERPINF1突变为主，其余33例患者在所筛选的致病基因中未发现突变位点。

目录

声明

Ⅰ: 成骨不全致病基因突变

英文缩略语

附表

第一章 前 言

1.1 成骨不全概述

1.2 成骨不全表型与遗传异质性研究现状

1.3 成骨不全的分子致病机制

1.4 成骨不全基因突变与表型相关性

第二章 实验材料与实验方法

2.1 实验材料与仪器

2.2 实验方法

第三章 实验结果与讨论

3.1 COL1A1与COL1A2基因突变

3.2 IFITM5基因突变

3.3 常染色体隐性遗传致病基因突变位点

第四章 讨 论

4.1 COL1A1与COL1A2基因突变

4.2 IFITM5基因突变

4.3 SERPINF1基因突变

4.4 WNT1基因突变

4.5 结论

Ⅱ:Ⅰ型胶原基因甲基化分析

第一章 前 言

1.1 表观遗传学定义

1.2 DNA甲基化

1.3 Ⅰ型胶原基因与DNA甲基化

1.4 本实验课题研究内容

第二章 实验材料与方法

2.1 实验材料与仪器

2.2 实验方法

第三章 实验结果

3.1 生物信息学预测COL1A1与COL1A2基因CpG岛

3.2 COL1A1与COL1A2基因CpG岛甲基化引物

3.3 定量PCR筛选CpG岛甲基化引物

3.4 HRM分析

第四章 讨 论

4.1 CpG岛甲基化

4.2 高分辨率熔解曲线

参考文献

附录

综述：成骨不全临床诊断和分类

攻读学位期间发表的论文

致谢