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遗传性痉挛性截瘫(Hereditary spastic paraplegia, HSP或SPG)是一种在遗传学及临床上很受关注的神经系统遗传疾病。HSP主要临床特征为对称性双下肢进行性肌无力和肌张力增高,主要病理改变为双侧皮质脊髓束的轴索变性。到目前为止,已经有76个HSP致病基因位点被定位,确定的HSP致病基因也己达54个。其中,SPG42致病基因SLC33A1是本实验室利用一个来自山东省青岛地区的HSP家系资源定位并确定的。我们发现该家系患者的SLC33A1基因均发生了c.339T>G (p.Ser113Arg)错义突变,而家系的正常人及群体中均未发现该突变。在斑马鱼模型中下调slc33a1的表达会导致斑马鱼出现尾部发育不良、运动神经元轴突生长异常等表型。在此基础上,本论文利用全外显子测序进一步确认SPG42发生是由于 SLC33A1基因c.339T>G(p.Ser113Arg)突变引起的,并进一步对SLC33A1的功能进行初步研究。首先,我们利用全外显子组测序对一个SPG42患病家系所有的候选致病突变进行检测,发现在该家系两个患者中均存在5个点突变和4个碱基插入改变,而且这些改变都位于致病基因定位区域。SLC33A1中第113位丝氨酸突变为精氨酸(p.Ser112Arg)和VEPH1中第433位谷氨酰胺突变为组氨酸(p.Gln433His),这两个位点的改变都与疾病的表型共分离。但软件预测结果显示,VEPH1p.Gln433His位点改变后该蛋白仍能维持正常功能,因此,我们认为,SLC33A1 c.339T>G (p.Ser113Arg)位点的改变最有可能是该SPG42家系的致病突变。为进一步研究SLC33A1基因c.339T>G (p.Ser113Arg)突变的突变性质,我们利用斑马鱼模型,用人类野生型和/或c.3391>G(p.Ser113Arg)突变型SLC33A1 mRNA与slc33al吗啉代反义寡核苷酸(Morpholino, MO)单独或以不同比例对斑马鱼胚胎进行共注射,并对其进行表型分析。结果发现人野生型SLC33A1 mRNA可以拯救由于注射slc33a1 MO下调slc33a1所引起的斑马鱼异常表型,而同时注射人突变型SLC33A1 mRNA则抵消了这种拯救效果。这些结果提示c.339T>G (p.Ser113Arg)突变具有显性负效应。此外,为了进一步研究遗传性痉挛性截瘫致病基因SLC33A1的功能及其致病机制,我们在前期研究的基础上,利用SPG42患者及正常人的皮肤成纤维细胞进一步确定,患者由于SLC33A1的错义突变导致骨形态发生蛋白I型受体A(Bone morphogenetic protein receptor IA, BMPR1A)表达上调,进而导致BMP信号通路的异常激活。另外,通过半衰期的检测,确定BMPR1A的表达上调是由于BMPR1A在细胞内的降解异常造成的。综上所述,我们利用全外显子测序进一步确定SPG42发生是SLC33A1基因c.339T>G (p.Ser113Arg)突变引起的,此错义突变具有显性负效应。SLC33A1的突变导致BMPR1A在细胞内的降解异常,进而引起BMPR1A表达上调,最终导致BMP信号通路的异常激活。这一结果将有利于更加深入地认识SLC33A1的功能及其导致HSP的分子机制。