母系遗传性耳聋线粒体DNA突变分析

摘要

在过去的十几年里关于母系遗传感音神经性耳聋的发病机制与线粒体基因突变相关性研究取得了很大的进展。目前研究认为，线粒体12SrRNA基因和tRNASer(UCN)基因是导致听力下降的基因突变热点位置。12SrRNA基因A1555G、C1494T、961insC突变与非综合征型耳聋和氨基糖甙类抗生素导致的药物性耳聋均有关，tRNASer(UCN)基因上与听力下降相关的基因突变有A7445G、7472insC、T7510C、T7511C。线粒体12SrRNA基因上的均质性mtDNAA1555G突变是最先发现的与非综合征型耳聋相关的线粒体基因突变，可以单独导致耳聋也可引起药物性耳聋。在美国大约15％氨基糖甙类药物致聋为mtDNAA1555G突变引起。随后的研究表明mtDNAA1555G突变的发生率比预想的要高，在西班牙总计70个遗传性感音神经性耳聋家系中有19个家系携带有mtDNAA1555G突变，存在于不同的线粒体DNA单体型中。在上海一个区167名耳聋病人中有21.9％为氨基糖甙类药物致聋，其中至少有30％为mtDNAA1555G突变引起。所以研究遗传性感音神经性耳聋的发病机制与线粒体基因突变之间的关系具有很重要的社会和经济意义。目前认为除环境因素，核基因对线粒体DNA突变的表现型有影响之外，线粒体DNA单体型对表现型可能有一定的影响，在这方面争论很多。本研究旨在深入探讨母系遗传性感音神经性耳聋家系发病原因及线粒体基因突变所导致的耳聋的突变特性。 目的：研究母系遗传感音神经性耳聋的发病机制与线粒体基因突变之间的关系。通过测序并分析mtDNAA1555G突变阳性家系的12SrRNA基因和tRNASer(UCN)基因序列，寻找参与A1555G突变病理作用的mtDNA基因突变。如突变为多态性可由此探讨DNA单体型与A1555G耳聋表型关系。如突变为致病性突变可由此发现新致病突变为耳聋基因诊断提供方法学基础。 方法：收集并分析11个母系遗传性感音神经性耳聋家系的遗传学资料和临床资料。提取家系中部分母系成员的外周静脉血样本，从白细胞中提取DNA,聚合酶链反应扩增mtDNA目的片段，对扩增片段进行DNA测序，对发现的基因突变进行计算机辅助的二级结构模拟来分析发生突变后RNA二级结构稳定性以及能量变化，比较12SrRNA基因突变位点在人、鼠、牛、爪蟾四个物种间的保守性及对线粒体功能的影响判断突变的病理意义。 结果：测序结果表明，十一个家系mtDNA12SrRNA基因中都存在着mtDNAA1555G点突变，其中一个家系mtDNA12SrRNA基因中同时存在A1555G、G1007A、A1313G点突变；mtDNAnt1007位点在人、鼠、爪蟾均为G，在牛为A；nt1313人、鼠、牛均为A，在爪蟾为T，都是比较保守的位点。计算机辅助二级结构模拟分析表明A1555G、G1007A、A1313G突变后12SrRNA二级结构稳定性下降，正常12SrRNA二级结构自由能为-350.8Kcal/mol，G1007A突变后为-349.1Kcal/mol(+1.7Kcal/mol)；A1313G突变后为-351.6Kcal/mol(-0.8Kcal/mol)；A1555G突变后为-354.6Kcal/mol(-3.8Kcal/mol)；三个突变共存时为-356.6Kcal/mol(-5.8Kcal/mol)，G1007A和A1313G点突变在A1555G点突变对12SrRNA二级结构稳定性影响方面有协同作用。另一个家系COI/tRNASer(UCN)基因中同时存在着G7444A突变。G7444A突变造成线粒体重链上COI基因终止密码子AGA改变为AAA，使由COI基因翻译出的多肽在C末端增加了3氨基酸残基(赖氨酸-谷氨酰氨-赖氨酸)，同时也临近轻链上tRNASer(UCN)前体上3端核酸外切酶的作用位点，可能导致轻链上tRNASer(UCN)前体加工缺陷。 结论：在这两个非综合征型母系遗传性耳聋家系中，mtDNAG1007A和A1313G点突变、mtDNAG7444A突变可能分别参与了mtDNAA1555G导致的听力损害的过程。

目录

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中英文缩略词对照表

前 言

第一部分母系遗传性耳聋家系资源的收集及临床资料分析

第二部分线粒体DNA 12SrRNA基因序列分析

第三部分线粒体DNAtRNA Ser(UCN)基因序列分析

结论

文献综述 线粒体DNA突变与遗传性耳聋

攻读学位期间发表文章情况

致谢