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目的: 1.收集母系遗传2型糖尿病家系,通过高通量捕获测序技术对其线粒体全基因组DNA进行捕获测序,并定性和定量分析其2型糖尿病相关异质性突变位点; 2.EB病毒转化先证者外周血B淋巴细胞,建立A3243G突变永生细胞株后通过单细胞筛选,建立相同核背景下不同异质水平的A3243G突变永生细胞株,并研究mtDNA A3243G异质性突变与线粒体功能的关系。 3.为检测永生细胞株线粒体DNA A3243G突变异质水平建立一种简便但相对准确敏感的定量检测方法。 对象与方法: 1.标本采集:病例收集依托温州医科大学附属第二医院内分泌科室。收集1个母系遗传2型糖尿病家系(共12人),同时采集12人外周血进行常规生化指标检测并询问记录基本临床资料。 2.提取母系家庭成员(n=12人)外周血总DNA,调整其纯度和浓度后送往北京迈基诺测序公司进行线粒体全基因组高通量捕获测序,并对所有测序结果进行整理,分析2型糖尿病相关线粒体DNA异质性突变位点及其母系遗传特点。 3.采集母系遗传2型糖尿病家系先证者外周血和1例相同单体型健康人的外周血,通过EB病毒转化,建立永生细胞系。并根据有限稀释法,制备不同异质水平的mtDNA A3243G突变永生细胞株。 4.为了随时方便检测永生细胞株mtDNA A3243G异质性突变水平,建立并完善实时荧光定量PCR结合阻滞形成系统技术(RT-ARMs-qPCR)。 5.利用流式细胞技术、激光共聚焦技术、高效液相色谱技术和透射电镜技术对不同异质水平永生细胞株和对照永生细胞株分别进行细胞内活性氧水平(ROS)、线粒体数量、线粒体膜电位、细胞凋亡率、细胞内三磷酸腺苷水平(ATP)、线粒体形态检测,并统计分析其差异。 结果: 1.经过线粒体全基因组高通量捕获测序技术共检测到41个同质性突变位点,经过氨基酸比对和不同物种间的保守性分析后,可以排除这41个同质性突变位点的糖尿病致病作用;同时检测出5个高异质水平突变位点(>10%),包括致病性突变位点A3243G和非致病性突变位点C150T、T152C、T4823C、G7600A。 2.本家系母系成员线粒体DNA A3243G异质水平为11%-73%,而不同年龄段所携带不同水平突变,40岁以上为15%左右,而20岁-30岁异质水平介于11%-73%,经统计学相关性分析y=-0.01x+0.67。 3.建立和完善mtDNA A3243G突变异质水平的检测方法,在做相关性分析后,得出相关系数R2=0.998,同时检测本家系A3243G突变携带者外周血mtDNA突变异质性,其检测结果与高通量测序结果差异无统计学意义。 3.通过EB病毒转化,成功建立A3243G突变永生细胞株和正常对照永生细胞株。 4.根据有限稀释法,得到两种不同异质的永生细胞株(80%和95%);通过线粒体功能检测发现,永生细胞株内A3243G突变异质水平在80%时,除细胞内ATP水平以外的其他检测,如ROS、膜电位、凋亡率与正常对照永生细胞株差异均无统计学意义;而95%异质水平的永生细胞株其线粒体功能包括细胞内ATP水平的其他检测与正常对照永生细胞株的差异均有统计学意义。 5.透射电镜结果显示,A3243G突变永生细胞株与正常对照永生细胞株的线粒体相比,出现融合和分裂异常。 结论: 1.成功构建线粒体全基因组高通量测序技术平台,通过对母系遗传2型糖尿病家系的线粒体全基因组DNA检测发现除A3243G异质性突变以外没有其它病理性突变位点。 2.mtDNAA3243G突变异质水平低于15%的情况下,可以突破生殖细胞的遗传瓶颈传递给后代;同时,mtDNA A3243G突变异质水平与年龄成负相关。 3.RT-ARMs-qPCR技术检测mtDNAA3243G突变异质水平是可靠的,可以用于永生细胞株mtDNA A3243G突变异质水平的检测。 4.mtDNAA3243G突变永生细胞株异质水平在80%时,其线粒体氧化磷酸化功能未受损,其原因可能是由于线粒体的融合和分裂为突变线粒体DNA间互补提供了条件。