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多指(趾)是人类最常见的先天性畸形之一,可以单纯性发生(非综合症型),也可以伴随多种疾病发生(综合症型),如Greig cephalopolysyndactyly syndrome(GCPS)和Pallister-Hall syndrome(PHS)[1]。根据额外指(趾)的发生位置可以将多指(趾)分为两大类(轴前型和轴后型)和很多亚型。交叉性多指(趾)(crossed polydactyly type,CP)是指轴前型多指(趾)与轴后型多指(趾)并存,且手和足的多指(趾)有差别。根据临床表现CP可以分为两种:Ⅰ型,手的轴后型多指(趾)伴足的轴前型多指(趾);Ⅱ型恰好与Ⅰ型相反[2]。
近些年随着分子技术的发展,对多指(趾)的研究在染色体定位和突变基因标记方面取得重大进展。很多可以导致人类多指(趾)的基因被定位,如引起并指(趾)Ⅱ型的基因定位于2q31[3.4],引起拇指三节指骨畸形的基因定位于7q36[5],引起轴后型多指(趾)的基因定位于13q[6]和19p[7]。除此之外,一些基因被认为与多指(趾)的形成相关,如转录调节基因GLI3(位于7p13)和SHH(位于7q36)。人类GLI3与果蝇属的Cubitus interruptus(Ci)同源,有着相似的功能。Ci是转录调节因子,并且是调节肢体图式发育的hedgehog信号转导通路中的重要组成部分[8]。SHH是后肢芽极性区产生的形态发生信号分子,其在前肢的异位表达导致指(趾)的重复而被怀疑是先天性肢体畸形的主要原因[9]。
多指(趾)畸形是非等位遗传。动物模型试验发现GLI3和SHH的突变可以引起两种截然不同的多指(趾)畸形[10]。SHH突变组有四肢的镜像重复,额外指(趾)是三指节畸形。GLI3突变组则没有指(趾)的镜像重复,不同的GLI3突变引起多种畸形。至今,已经证实5种常染色体显性多指(趾)畸形与GLI3点突变相关:GCPS[11],PHS[12],轴后型多指(趾)A型(postaxial polydactyly type A,PAP-A)[13],轴后型多指(趾)A/B型(postaxial polydactyly type A/B,PAP-A/B)和轴前型多指(趾)Ⅳ型(preaxial polydactyly type-IV,PPD-IV)[14]。所有的与GLI3突变相关的表现型都归纳为GLI3型态疾病。由GLI3突变导致GLI3蛋白的截断点与表型相关[12]。
本课题应用连锁分析的方法,对我国一个遗传性多指(趾)畸形家系的致病基因进行定位研究,并对候选基因GLI3的全部15个外显子进行了序列分析,发现在第14外显子2975位的G碱基缺失。由于G的缺失,导致了移码突变,进而提前出现了终止密码子。移码突变产生的错误碱基序列翻译后导致GLI3蛋白从961位向后的氨基酸序列全部错误,并在1001位终止,最终形成一个携带40个错义氨基酸的截短了的蛋白质。