遗传性耳聋致病基因定位克隆与缝隙连接蛋白分子流行病学研究

摘要

过去的十年是遗传性耳聋研究飞速发展的不同寻常的十年。从1995年发现第一个非综合征型耳聋基因到现在，已经发现了39个非综合征型耳聋相关基因，其中包括编码肌球蛋白的细胞骨架蛋白、细胞外基质蛋白、通道和缝隙连接蛋白、转录因子基因，线粒体基因以及一些未知功能的基因等。这些研究成果使破解听觉基因，诠释听觉系统的分子机制越来越成为可能。随着人类基因组计划的顺利完成，越来越准确的基因组序列和功能信息的释放、遗传统计学方法的日臻完善、高密度遗传标记的发展和应用为人类耳聋基因定位克隆和分子流行病学研究提供了强有力的工具。本研究利用解放军总医院耳鼻咽喉研究所拥有的丰富的聋病遗传资源，在信息丰富的遗传家系中进行了具有创新意义的非综合征型遗传性耳聋大家系的基因定位克隆及散发病人中进行的耳聋相关基因的分子流行病学研究工作，得到了令人欣喜的研究结果，本研究包括如下两部分： 第一部分遗传性耳聋致病基因的定位与克隆 在第一部分中主要对三个不同表型特征的中国耳聋大家系进行了定位与克隆研究。由此三个家系的研究组成了本部分的三个章节，分述如下： 第一章：X连锁先天性极重度耳聋POU3F4致病基因新突变的发现 本研究以一个5代相传、男性发病、CT扫描显示存在内耳畸形表现为先天性极重度耳聋家系(021家系)为研究对象。通过连锁分析的方法，将021家系的表型定位在X染色体上长臂Xq13.1-Xq23区域，遗传标记为.DXS983至DXS1220之间，在DXS990处获得最大LOD值为3.27(theta=0.0)。在021家系中发现了与其表型共分离的致病基因——POU3F4。该基因的新的突变形式(925T→C；Ser309Pro)与021家系极重度耳聋表型共分离，即家系中的所有患者存在一致性的突变并且与内耳发育形态密切相关。同时发现了该家系中11位携带该突变的女性携带者。因此，POU3F4基因的新突变(925T→C；Ser309Pro)是021家系先天性耳聋的致病基因。此发现丰富了遗传性耳聋的理论内容，为X-连锁遗传极重度耳聋的分子诊断奠定了理论基础。 第二章X连锁遗传性听神经病家系致病基因新座位的确定(AUNX1基因座) 本研究将一个本课题组在国际上首次报道的X连锁遗传性听神经病家系定位在X染色体长臂上的Xq23-q27.3区域，遗传标记为DXS1220-DXS8084之间，在微卫星标记DXS1001、DXS1212和DXS1211处得到的最大LOD值2.33(theta=0.0)，跨越28.07Mb。该区域内没有其它与耳聋相关的致病基因或致病基因座，因此是一个新的耳聋基因座位。本研究中在国际上首次命名了这个位于X染色体上的遗传性听神经病基因座，命名为AUNX1：AUN表示AuditoryNeuropathy，X1表示这是定位在X染色体上的第一个非综合征型听神经病基因座位。进一步的定位克隆工作将有望发现新的致病基因，研究成果有助于阐明遗传性听神经病的分子病理机制。 第三章常染色体显性遗传低频听力下降家系(013家系)致病基因定位 本研究将一个常染色体显性遗传、低频听力损失为主的迟发型感音神经性听力下降家系-013家系通过连锁分析方法定位在9号染色体上D9S16775-D9S1838之间，在D9S177处得到的LOD值为4.57(theta=0)。跨越46.47cM，物理距离28.54Mb。定位区域虽然与常染色体隐性遗传的DFNB31和DFNB33基因组重叠，但与两者的表型不一致，因此本研究定位的是一个新的基因座位。这个新的常染色体显性遗传低频听力下降基因座的确定为进一步发现新的与低频听力减退相关的基因奠定基础。 第二部分缝隙连接蛋白基因突变的分子流行病学研究 缝隙连接蛋白基因突变是遗传性耳聋人群中的一个主要致病因素。本研究首次在一组中国北方汉族耳聋人群中进行系列缝隙连接蛋白基因包括GJB2、GJB3、GJB4、GJB5和GJB6基因的突变检测和分子流行病学研究。研究对象为214例散发聋病患者，分布在中国长江以北的14个省份，全部为汉族；另外募集正常听力者86名作为对照。在本组中共检测到各种缝隙连接蛋白基因序列改变21种；致病突变的携带率为14.95％(32/214)；在学语前聋组中GJB2-235delC发生率最高为16.67％；而GJB2基因的35delG和GJB6基因的大片段缺失[△(GJB6/D13S1830)]在中国耳聋人群中并不常见。通过本研究还发现了缝隙连接蛋白基因6种新的序列改变形式；分析了缝隙连接蛋白基因突变基因型与耳聋表型之间的相关性，绘制了中国北方汉族耳聋人群的系列连接蛋白基因突变谱，为聋病的早期诊断、遗传咨询的开展奠定了坚实的基础。

目录

论文说明：资助

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英文缩略词表

前 言

第一部分非综合征型遗传性耳聋家系的致病基因定位与克隆研究

第一章X连锁遗传先天性极重度耳聋家系(021家系)定位及其致病基因的发现

概要

引言

材料与方法

材料与方法一、实验材料

材料与方法二、研究方法

材料与方法三、四列是等位片段大小

结果

讨论

第二章X连锁隐性遗传听神经病家系(015家系)致病基因定位研究

概要

引言

材料与方法

结果

讨论

第三章常染色体显性遗传低频感音神经性耳聋家系(013家系)致病基因定位研究

概要

引言

材料与方法

结果

讨论

小结

第二部分中国北方汉族遗传性耳聋人群的缝隙连接蛋白分子流行病学研究

概要

前言

材料与方法

结果

一、散发耳聋人群分析

二、突变检测分析结果

三、中国北方汉族非综合征型听力下降患者中缝隙连接蛋白基因序列改变发生频率谱

讨论

小结

参考文献

综述一非综合征型遗传性耳聋分子遗传学研究进展

综述二钾离子通道基因解析耳蜗听觉功能

附录:相关名词解释

个人简历

致谢