KCNMA1基因编码一种大电导钙离子敏感的钾离子通道（简称BK通道）,该通道受到细胞膜去极化和细胞内钙离子的双重调节。BK通道在神经系统和平滑肌细胞表达丰富,参与神经递质释放以及平滑肌收缩和舒张。2005年首次将KCNAM1基因功能获得型（Gain-of-Function,GOF）突变p.D434G与全身性癫痫和阵发性运动障碍（co-existant Generalized Epilepsy and Paroxysmal Dyskinesia,GEPD）联系在一起,后续又发现KCNMA1基因GOF突变p.N995S导致癫痫发生。目前,KCNMA1基因致病突变和患者表型的研究仍然缺乏,因此,有必要深入揭示更多的KCNMA1基因突变、探究其致病机制并深入阐明它们和患者临床表型（基因型-表型）的关系。本研究聚焦KCNMA1基因与人类疾病的研究,通过对收集到的患者进行遗传学研究,筛查致病突变,揭示其致病机制,并初步阐明致病基因和临床表型之间的关系。具体研究内容分为两部分:第一部分,梁-王综合征的发现和特征鉴定。通过对收集到的11例发育迟缓、智力障碍和共济失调等运动障碍相关的患者及其家系成员进行诊断分析,患者的临床表型主要是整体发育迟缓、智力障碍、语言障碍、共济失调、癫痫、面部和内脏畸形（包括器官过距、鼻根宽、牙龈增生、胃肠道闭锁、主动脉扩张以及骨骼发育异常等）。通过全外显子组测序或者全基因组测序,筛选了10个KCNMA1基因新突变,其中p.A172T、p.A314T、p.S351Y、p.G356R、p.G375R、p.I663V、p.P805L和p.D984N突变携带者的父母都不携带相关的突变,被定义为新生突变;p.C413Y和p.N449fs突变分别遗传于健康的父亲和母亲,且在同一个患者中发现。多个生物信息学软件预测发现,10个突变属于有害变异,在公共数据库的发生频率低,且突变位点在不同物种的BK通道氨基酸序列中高度保守。电生理实验表明,p.A172T、p.S351Y、p.G356R、p.G375R、p.N449fs和p.I663V突变完全抑制BK通道电流;p.A314T、p.C413Y和p.P805L突变降低BK通道电流幅度和电压激活特性;p.D984N突变只减小BK通道电流,不影响BK通道的激活动力学。因此,p.A172T、p.A314T、p.S351Y、p.G356R、p.G375R、p.C413Y/p.N449fs、p.I663V、p.P805L和p.D984N突变是功能丧失型（Loss-of-Function,LOF）突变。另外,p.A172T和p.A314T突变杂合子也降低BK通道电流和电压激活特性;且p.A172T突变抑制BK通道的Mg2+敏感特性。生化实验表明,p.A172T和p.A314T突变型亚基可以和野生型亚基相互作用,形成异质型四聚体。本部分研究中的11个患者表现出一种新的神经和发育表型伴多畸形综合征,且携带的突变通过LOF机制致病;在线人类孟德尔遗传数据库（Online Mendelian Inheritance in Man,OMIM）将该病症命名为“Liang-Wang syndrome”,确定了KCNMA1基因LOF突变和梁-王综合征之间的关系。第二部分,GEPD致病基因KCNMA1新生突变的鉴定和功能研究本研究收集到两个携带GEPD表型相关的新患者及其家系成员,并对其临床表型进行深入研究。有趣的是,新发现的患者除了和GEPD患者有相似的癫痫和运动障碍症状,还表现出发育迟缓、智力障碍、认知障碍和轻度畸形的特征。全外显子组测序及其生物信息学分析确定了两个KCNMA1基因新生突变p.N536H和p.N995S,这两个突变被报道是GOF突变。本研究重点探讨了这两个突变杂合子对BK通道功能的影响。电生理实验表明,p.N536H和p.N995S突变杂合子仍然增加BK通道电流幅度和电压激活特性;但是p.N536H突变部分抑制BK通道Ca2+敏感特性。生化实验表明,p.N536H和p.N995S突变型亚基可以和野生型亚基相互作用,形成异质型四聚体。因此,本部分研究的结果进一步验证了p.N536H和p.N995S突变都是GOF突变。综上所述,本研究首次发现了梁-王综合征,鉴定出一系列KCNMA1基因LOF突变,确定了KCNMA1基因LOF突变和梁-王综合征的关系。另外,两个新的GEPD患者表现出新的临床症状,扩展了KCNMA1基因GOF突变的临床表型谱。这些发现为发育迟缓、智力障碍和共济失调等患者的预防、筛查、和诊断提供了理论依据。