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【研究背景】: 脆性X相关性疾病(Fragile X-associated disorders,FXD)与由脆性X智力低下基因1(Fragile X Mental retardation1,FMR1)5‘非翻译区(5-untranslated region,UTR)CGG三核苷酸重复序列的异常扩增有关。CGG重复>200次(全突变)导致智能低下为主要表型的脆性 X综合征(Fragile X syndrome,FXS),55-200次CGG重复者(前突变),部分患者可出现脆性X相关性震颤/共济失调综合症(Fragile X-associated tremor ataxia syndrome,FXTAS),部分女性则出现脆性 X相关原发性卵巢功能不全(FragileX-associated primary ovarian insufficiency,FXPOI)。 此外,也有研究报道具有典型FXS临床表型的患者FMR1基因并未出现CGG重复序列的异常扩增,但是在 FMR1基因外显子区域出现了错义突变等变异类型,因此FMR1基因突变的致病机制值得深入研究。 【研究目的】: 筛查FMR1基因外显子突变,探讨筛查到的错义突变在脆性X相关性疾病中可能的致病机制。 【研究方法】: 参照美国医学遗传学会推荐的FXD分子筛查指南(2005年版),选取疑似FXD患者68例(包括家系),其中不明原因的精神发育迟滞病例56例、FXTAS疑似患者2例、FXPOI疑似患者10例。常规PCR对FMR1基因5-UTR的(CGG)n区段进行PCR扩增测序,未能扩出目的片段或女性可疑个体行Southern Blot(SB)及Capillary Electrophoresis(CE)测序扫描分析。PCR扩增测序(CGG)n正常的疑似FXS或FXTAS患者,排除FMR2基因(CCG)n异常扩增突变后,对FMR1基因外显子及3-UTR区段采用常规PCR方法扩增测序筛查。 对筛查到的错义突变病例行FMR1基因及相关基因行实时定量PCR和2-△△CT法分析检测mRNA的相对表达水平,选择表达异常的基因行常规PCR外显子扩增测序。并对所筛查到的突变位点进行保守性分析,同时运用CFSSP、PANTHER、SIFT、Polyphen2和PMut等在线预测软件对突变蛋白质进行二级结构分析及致病性预测分析,以探讨FMR1基因错义突变的致病性。 【研究结果】: 1.本研究在精神发育迟滞组患者中筛查到5例全突变FXS患者(1例女性和4例男性)和1例处于“greyzone”的患儿(CGG重复47次);全突变患者在本组入选的总体智力低下患者和男性智力低下患者中所占比例分别为:8.9%(5/56)和7.7%(4/52);其中3个智力低下家系中,第一个全突变患儿家系母亲为前突变(CGG30/CGG86),妹妹为全突变;第二个全突变患者家系中其母亲为全突变;第三个全突变家系中患者外婆、母亲、姨妈和舅舅均为全突变;处于“greyzone”的患儿,其母亲也是同样重复(CGG36/CGG47);疑似 FXTAS和FXPOI患者(POF)未发现前突变携带者;在FXS及FXTAS疑似患者中也未发现FMR2全突变。 2.筛查到7个位于内含子的SNP位点,其中3个SNP位点见于所有测序者;筛查到3个未见报道内含子变异:c.104+87C>T、c.105-109A>G、c.1737+98A>T;在FXS及FXTAS疑似患者中均未发现3-UTR区域突变。 3.在1例对多巴胺治疗反应敏感的男性疑似 FXTAS患者中筛查到 FMR1基因17号外显子错义突变(c.1877C>T/p. P626L),其母亲为杂合突变;该患者外周血 PARK1基因 mRNA表达下降约95%左右,PARK2基因升高约800%,FMR1、PARK6、PARK7、PARK8基因则降低或升高不显著;患者母子除PARK2基因mRMA表达呈分离趋势外,其他基因mRNA表达趋势基本一致;该患者母子均存在PARK2基因罕见的纯合(A/A)等位基因型SNP(c.500G>A/p. S167N),PARK1及GCH1基因外显子均未发现异常。 4.生物信息学分析:突变FMRP蛋白(p.P626L)及PARKIN蛋白(p.S167N)错义突变所在位点保守性均差;CFSSP预测突变FMRP蛋白导致其C末端“coils”减少,而“Helix”和“Sheet”增多;对突变FMRP蛋白行PANTHER和SIFT预测均为良性(分别为Pdeleterious0.17705、“tolerant”),PolyPhen2和PMut预测均为致病的(分别为:“probably damaging”、“Pathological”);而突变PARKIN蛋白的SIFT、PolyPhen2及 PMut预测均为良性(分别为“tolerant”、“Benign”、“Neutral”),只有PANTHER预测可能致病(Pdeleterious,0.60307)。 【结论】: 1.首次在疑似FXTAS临床表型非FMR1基因前突变携带者中发现外显子的错义突变(c.1877C>T,p.P626L),该错义突变位点生物信息预测相对有较强的致病性,为临床诊断提供了思路,同时也提示 FMR1基因错义突变可能是导致FXD新的发病机制。 2.生物信息预测 PARK2基因纯合(A/A)等位基因型 SNP(c.500G>A/ p. S167N)偏向良性,但该突变位点是罕见的纯合等位基因错义突变,是否参与早发性PD的发病机制有待进一步研究。 3.有针对性的对不明原因智力低下家系(家族史)的筛查,可以提高 FXS诊断的阳性率,应该以此作为脆性X相关疾病的主要筛查原则。对疑似FXD的筛查应包括对外显子的筛查。 4.本研究在FXTAS及FXPOI疑似患者(POF)中没有发现前突变携带者,在精神发育迟滞患者中没有发现3UTR变异及FMR2全突变患者,主要同我们研究样本数过少有关。