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肝豆状核变性(Hepatolenticuler degeneration, HLD)是一种常染色体隐性遗传性铜代谢障碍疾病,因Wilson最早(1912年)对该病例作了详细的描述,故又称此病为Wilson病(WD, wilson’s Disease)。现已查明该病的致病基因为ATP7B,该基因编码产物为细胞内转运铜离子的P型-ATP酶(ATP7B)。ATP7B突变可导致该蛋白的功能减低或丧失,引起机体排铜障碍,使铜过度沉积于肝、脑、肾等重要脏器而引起相应组织变性。WD临床症状主要表现为肝损害、锥体外系症状、肾损害、精神异常和骨骼畸形等。同时WD又是少数可有效治疗的遗传病之一,但有赖于早期准确诊断和治疗。由于WD临床上表现复杂多样,加上生化检测方法无法明确区分致病基因携带者和症状前患者,早期诊断较为困难。鉴定出中国人群WD患者的ATP7B基因突变特征,有助于建立简便、有效的基因诊断方法,提高WD早期诊断的覆盖率。揭示突变基因型与临床表型的关系,则可为WD临床治疗和预后判断提供理论依据。本项研究在收集了361例无血缘关系的中国汉族人群中WD患者外周血DNA样本的基础上,通过DNA直接测序ATP7B全部编码外显子和启动子区,绘制出由27种新突变和45种已知突变组成的中国汉族人群ATP7B基因突变特征频谱图：329例患者(占总病例数91.13%)检测到两个致病性ATP7B突变,13例只检测到一个致病性突变,19例未检测到致病性突变；其中Arg778Leu,Pro992Leu, Thr935Met, Asn1270Ser, Gln511term, Arg919GIy和Gly943Asp等七种突变类型发生频率最高,共累及301例患者(占83%)。利用Arg778Leu, Pro992Leu, Thr935Met, Asn1270Ser, Gln511term和Arg919Gly六个高频突变热点,建立了简便、可靠、经济的多重等位基因特异性聚合酶链反应(PCR)技术筛查中国人群WD患者ATP7B突变的方法。通过ATP7B高频突变热点与患者发病年龄、血清铜蓝蛋白浓度、临床亚型分类等临床表型的关联统计分析发现①携带有Arg778Leu或Pro992Leu纯合性突变的患者与两个等位基因均为ATP7B N端截断性突变的患者在平均发病年龄、血清铜蓝蛋白浓度水平上十分相近(P>0.1),提示Arg778Leu、Pro992Leu与Gln511Term等N端截断性突变一样都是致病性极严重的突变类型；②携带有Thr935Met或Arg919Gly突变的94名患者的平均发病年龄为24.47岁,平均血清铜蓝蛋白为82.80 mg/L,显著高于不携带T935M或R919G突变患者的平均发病年龄(P<0.0001)和平均血清铜蓝蛋白浓度(P<0.0001),患者以症状较轻的P亚型为主,提示T935M和R919G是表型极轻的致病性突变类型。蛋白结构模拟分析和稳定表达突变型ATP7B蛋白的CHO模型细胞株排铜、耐受铜离子损害能力比较实验证实,R778L和P992L突变相比于T935M对ATP7B蛋白结构和功能影响要严重的多：R778L和P992L会造成ATP7B跨模结构域畸变,排铜、耐受铜离子损害能力低于T935M突变蛋白。同时还发现低浓度锌离子能减低高浓度铜离子对稳定表达R778L—ATP7B蛋白CHO细胞的损伤作用,为锌盐能有效干预性治疗WD症前患者提供了细胞学证据。本项研究通过DNA直接测序检测361例大样本WD患者ATP7B基因突变情况的基础上,总结出中国汉族人群ATP7B突变特征谱,建立了涵盖82.27%(297/361)WD病例的简便有效的ATP7B突变检测方法,通过突变基因型与临床表型的关联分析,蛋白结构模拟以及细胞功能性实验揭示出中国人群高频突变热点R778L和P992L是致病性严重的突变类型,T935M和R919G是致病性较轻的突变类型。以上发现对中国人群WD患者的快速准确诊断、治疗以及预后判断具有重要的临床指导意义。