研究背景屈侧网状色素异常症(Reticular pigmented of the flexures,RPAF,OMIM number:179850)又称为Dowling-Degos病(Dowling-Degos disease,DDD),是一种少见的常染色体显性遗传性皮肤病。早期有学者认为该病是黑棘皮病的一种良性异型。1978年,Wilson-Jone等正式将该病命名为屈侧网状色素异常症。该病好发于腕部、颈部、腋窝、腹股沟、乳房下及四肢屈侧等,临床上主要表现为网状分布的深褐色斑疹。男女均可发病,发病年龄变化较大,从青春期早期到中年期不等。2006年,Betz等对2个屈侧网状色素异常症家系行全基因组扫描,将致病基因定位于12q,LOD值为4.42。此区域含有Ⅱ型角蛋白,对这些角蛋白基因测序发现,2个家系中的患者均在角蛋白5(keratin 5,KRT5)存在突变,对照人群无突变,从而确定角蛋白5为DDD的致病基因。但,仍有一些家系或散发病例未在该基因上发现任何突变。2006年,Li等对1个中国DDD家系行全基因组扫描,将该病的致病基因定位于17p13.3。该区域包含21个已知基因和16个预测基因,至今该区域的致病基因尚未克隆出。这说明DDD具有一定的遗传异质性。目的对1个中国屈侧网状色素异常症家系(家系Ⅰ)进行全基因组连锁和全基因组外显子测序分析,经过逐步的滤过和与家系Ⅰ无血缘关系的DDD样本的验证,筛选出该病的致病基因。方法(1)经过严格筛查,2个DDD家系和1个DDD散发患者纳入了本次研究。对参加初筛的DDD家系进行全基因组分型,本次所采用的芯片为Illumina-660W-Beadchips。应用Merlin软件进行连锁分析,根据LOD值确定候选区域,然后进行单倍型共分离,确定表型与染色体共分离的区域。(2)利用Genome AnalyzerⅡx对该家系的成员进行全基因组外显子捕获。(3)注释所有检测到的变异体的功能,分类为无义突变(nonsense mutation)、错义突变(missense mutation)、编码区插入或缺失突变(coding indels,I)、同义突变(samesense mutation)、剪切位点突变(splice acceptor and donor site,SS)和非编码区突变(Non-coding region mutation)等,筛选出可能影响基因功能的突变,如编码区插入或缺失、非同义突变(nonsysnonymous,NS)、剪切位点突变。在可得的公共数据库中(Hap Map外显子组、db SNP129,和千人基因组变异体数据库)过滤2个DDD患者的可影响基因功能的突变,再与2个对照者的分析结果进行对比。2个患者共有的,2个对照者没有的,公共数据库中没有的变异体即为候选变异体。进一步评估上述的候选变异体对基因功能的影响,结合连锁分析所定位的染色体区域,进而筛选出DDD可能的候选致病基因。(4)对初筛家系的候选致病基因行Sanger测序,筛选出表型共传递的变异体。(5)通过Sanger测序在其他家系的患者和散发患者中检验候选致病基因。之后,对大样本的对照者的该基因进行分析,排除多态性。结果(1)本课题组对DDD家系Ⅰ应用全基因组连锁分析(Genome-wide linkage analysis)方法将LOD值=1.5的表型与染色体共分离的区域定位在染色体20:17,722,478-36,009,145。(2)对全基因组外显子测序结果进行对比、过滤等分析发现,患者共有,而对照者、公共数据库未携带的突变位点为42个,其中突变点(c.246+5del G)位于连锁分析定位的候选区域内的POFUT1基因上。(3)进一步对家系I中的5名患者和8名正常人的POFUT1进行Sanger测序,结果发现所用患者和1个12岁的男孩(该家系的发病年龄为20岁左右)携带突变位点POFUT1(c.246+5del G),家系内所有对照和100名正常人均不携带该突变。其余1个家系和1个散发患者没有在POFUT1上发现突变位点。结论(1)本研究通过全基因组连锁分析和全基因组外显子测序法发现家系I的突变位点位于POFUT1上。(注:在该课题进行期间,李明等应用全基因组关联分析和外显子测序技术将该病的致病基因锁定在该基因上,在其他家系中得到验证。并通过体内外实验证实了POFUT1在黑色素合成与转运中的重要作用。)(2)课题组进一步证实了李明等关于POFUT1为DDD致病基因的发现,补充了DDD的POFUT1的突变数据库。