两种遗传病的致病机制研究

作     者：张雪莲 

作者单位：南方医科大学 

学位级别：硕士

导师姓名：熊符

授予年度：2017年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100201[医学-内科学(含：心血管病、血液病、呼吸系病、消化系病、内分泌与代谢病、肾病、风湿病、传染病)] 10[医学] 

主      题：智力障碍 染色体核型分析 比较基因组杂交 斑马鱼 mRNA过表达 鱼头宽度 Sanger测序 新突变 c.1383delA 蛋白功能 Lowe综合征 OCRL 

摘      要：第一部分 一个智力障碍家系致病机制研究背景与目的智力障碍/发育迟缓(Intellectual Disability,ID/Developmental Delay,DD)是儿童和成人最常见的一种神经精神疾病,是指发育各阶段(18岁以前)出现的认知功能障碍和社会适应能力显著受损的疾病,其智力水平(评分常常低于或等于70分。ID又称智力低下、精神发育迟滞(Mental Retardation,MR),多用于5岁以上儿童的诊断,此时智商(IQ)测定已经较为可靠且稳定。DD则是指当ID发生在5岁以下的婴幼儿及学龄前儿童时。智力障碍(MR)又称智力低下,是指18岁以前出现的认知和社会适应陛能力的显著受损。25%～50%的MR是由于遗传因素所致,包括染色体异常、基因拷贝数异常和单个基因突变。方法:采集家系中所有成员的外周静脉血,酚/氯仿提取DNA,收集家系中成员的临床资料。用外周血淋巴细胞进行染色体核型分析,分析病人的染色体是否异常。利用微阵列比较基因组杂交实验(arrary CGH)对部分患者进行全基因组缺失或复制的检测。并结果比对到OMIM数据库,根据数据库上基因信息挑选出有功能的基因。利用NCBI和oligo7软件对OMIM上筛选的16种基因设计引物,扩增相应基因的人mRNA的CDS区。根据GeneCards找到这16种基因在不同组织的表达量,用TRIZOL提取人类血或其他组织的RNA,逆转录为cDNA。将上述基因克隆到表达载体PCS2中,单酶切呈线性,用SP6试剂盒体外合成mRNA。通过显微注射将mRNA两两一组导入斑马鱼的受精卵,4.25hpf后用体视显微镜观察斑马鱼的,并拍照,在电脑中测量斑马鱼头的宽度和体长,并用软件统计不同组之间的差异。有差异的小组单独导入斑马鱼的受精卵,找到导致斑马鱼鱼头发生大小变化的基因。结果对该家系的部分成员进行(患者和正常人)进行染色体核型分析,染色体核型分析结果为全部正常。比较基因组杂交实验发现先征者(IV-10)和其他类似症状(IV-14)的,其2号染色体出现2.2Mb 2q terminal deletion,4号染色体出现4.6Mb 4p terminal duplication。而表型相反,身材矮小,发育迟缓的IV-18,2号染色体出现2.2Mb 2q terminal duplication,4号染色体出现4.6Mb 4p terminal deletion。斑马鱼过表达 mRNA 实验发现STK25和SEPT2、PPP1R7和OTOS与只注射DEPC水组相比,斑马鱼头部宽度均小于DEPC组。结论根据本课题组的研究,通过染色体核型分析和比较基因组杂交技术,将致病基因的候选区域定位在2.2Mb 2q terminal和4.6Mb 4p terminal,其中4号染色体前人报道上Wolf-Hirschhorn导致严重生长迟缓和精神缺陷。过表达2号染色体STK2和SEPT2P、PP1R7和OTOS对斑马鱼头宽度有影响。第二部分 一个中国家系OCRL基因突变引起眼脑肾综合征的研究背景与目的:Lowe综合征(眼脑肾综合征)是罕见的X-连锁的隐性遗传性疾病,其特征为先天性白内障,智力迟钝和近端肾小管功能障碍。在本研究中,我们调查了一个中国汉族家系Lowe综合征的OCRL基因突变,并研究了OCRL基因突变的致病机制。方法:根据眼睛,脑和肾的临床症状进行临床诊断。采集各个家庭成员的外周血。用聚合酶链反应(PCR)来扩增OCRL基因,然后送公司Sanger测序。通过生物信息学,RT-PCR,亚细胞定位和Western-blotting分析新突变的致病机制。结果:先证者和他的兄弟均被诊断患有Lowe综合征。Sanger测序显示在OCRL基因的14外显子上有新突变c.1383delA。患者父母没有明显的临床症状,只有母亲携带突变位点。该移码突变导致转染后的人胚胎肾(HEK-293T)细胞会表达截短蛋白。亚细胞定位实验显示GFP标记的野生型和突变OCRL蛋白位于HEK-293T细胞的细胞质中。蛋白质印迹分析,转染后的HEK-293T细胞中,GFP-突变型融合蛋白表达量显着低于野生型蛋白。结论:我们的研究表明OCRL基因的新移码突变(c.1383delA)导致蛋白质截断,而Lowe综合征发病机制与蛋白质的功能丧失和无义介导的mRNA降解有关。这些发现扩大了 基因的突变谱,为Lowe综合征家族的治疗和遗传咨询提供理论依据。