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线粒体是细胞中能量传导的细胞器，是糖、氨基酸、脂肪等氧化释放能量的场所。线粒体的主要功能是进行氧化磷酸化，所产生的ATP为生命活动提供能量。线粒体疾病是一种遗传性疾病，它的遗传方式有核基因遗传和线粒体基因遗传，线粒体基因和相关的核基因突变都可能造成氧化磷酸化缺陷，导致疾病的发生。线粒体氧化磷酸化缺陷会导致机体多个组织、器官、系统出现功能障碍，临床表现复杂多样，以婴幼儿时期发病为主，致死率和致残率都非常高。近年来，国际对线粒体疾病等罕见病的研究已经成为生命科学研究的前沿热点问题。
线粒体氧化磷酸化缺陷是一种遗传代谢性疾病，它的遗传方式分为母系遗传和核基因遗传（常染色体显性遗传、常染色体隐性遗传、伴性遗传）。Leighsyndrome，又称为亚急性坏死性脑脊髓病，是婴幼儿期常见的线粒体氧化磷酸化缺陷疾病亚型，以发育迟缓、共济失调、认知及运动功能进行性退化和头颅MRI基底节对称性病灶为特征。SURF1是线粒体复合体IV的组装因子，它的突变是导致婴幼儿Leigh综合征的主要原因。
目前，全球共有143例SURF1基因突变的报道，但中国Leigh综合征人群中SURF1基因的突变谱尚不清楚。本研究构建了第一个中国Leigh综合征人群SURF1基因突变谱，进一步扩充人类Leigh综合征致病基因库，为临床诊断提供帮助。
目的：
1、筛选出具有SURF1基因突变的患者。
2、对12名SURF1基因突变患者进行临床资料分析,发掘SURF1未被报道的突变位点。
3、分析四个新发的SURF1突变位点的致病性。
4、完善SURF1基因突变数据库。
5、建立第一个中国人群的Leigh综合征SURF1基因突变谱，帮助患者的遗传学咨询。
方法：
1、通过收集2010年2月到2016年6月在北京大学第一医院就诊的178名疑似线粒体氧化磷酸化缺陷病人的临床病历资料筛选出有SURF1基因突变的病人，并对SURF1基因突变病人的病历资料做统计整理。
2、建立永生化淋巴细胞家系，用病人的淋巴细胞做线粒体功能实验，直接验证病人的线粒体功能是否存在异常，与之前文献中报道的SURF1的突变影响线粒体复合体IV的合成是否一致。
3、通过跨物种的基因序列对比对突变位点的保守性进行分析。对于不能采集到病人标本的突变位点的线粒体功能验证，需构建稳定的SURF1基因敲除细胞系，导入SURF1基因突变质粒，进行不同突变型细胞的功能恢复实验，进行线粒体功能分析，确定其是否致病。
4、整理Clinvar数据库与HGMD中SURF1基因的突变情况，筛选预测致病但无功能性实验验证的点突变突变位点进行致病性分析，分析SURF1突变位点的不同对复合物IV装配的影响。
5、通过检测SURF1基因的mRNA表达水平，可以以此确定导入不同突变型质粒是否在SURF1-/-细胞中稳定转录、翻译。通过BN-PAGE技术对患者的永生化淋巴细胞家系和导入不同突变型质粒的SURF1-/-细胞株验证OXPHOS复合体含量的变化情况。通过O2K线粒体功能检测仪检测患者的氧耗水平，以评价患者的呼吸功能。
6、通过收集文献资料并且结合实验室之前的结果，对中国Leigh综合征人群与国外Leigh综合征人群的SURF1基因突变情况统计整理，建立Leigh综合征人群的SURF1基因突变谱。
结果：
1、对收集到的178名疑似线粒体氧化磷酸化缺陷的病人，有12例SURF1基因突变的患者，共发现15个SURF1基因突变位点，其中c.465_466delAA、c.532A＞T、c.826_827insAGCATCTGCAGTACATCG、c.772C＞T为新发未报道突变位点。
2、收集到两名带有SURF1新突变位点患者的血液标本，通过BN-PAGE和氧耗实验等线粒体功能试验证明这两名患者存在线粒体功能障碍。
3、用野生型SURF1质粒、突变型SURF1质粒（c.465_466delAA、c.532A＞T、c.826_827insAGCATCTGCAGTACATCG、c.772C＞T）对SURF1基因敲除细胞进行功能恢复发现，这四个新发SURF1突变位点均可导致SURF1蛋白的表达下降，线粒体复合体IV的缺乏，为致病性突变位点。
4、对从Clinvar和HGMD数据库中筛选到的预测致病但无功能性分析的9个点突变突变位点，构建这9个突变位点的突变质粒，对导入不同突变型质粒的SURF1-/-细胞株进行线粒体功能实验，得到这9个突变位点中c.563A＞G、c.269C＞T、c.821A＞G虽然可以恢复SURF1蛋白的表达，但是仍可导致线粒体复合体IV的缺乏，其他的突变位点不能恢复SURF1基因的表达并且可以导致线粒体复合体IV的缺乏，所以此9个突变位点均为致病性位点。
5、建立了中国人特征性的SURF1基因突变谱，发现Leigh综合征人群存在人群的特异性。中国人群SURF1基因突变多发生于7号外显子（28.7%）和8号外显子（28.7%），而国外多发生于6号外显子（21.6%）和8号外显子（25.2%）。中国人群中SURF1基因的移码突变发生率（6/28，21.4%）高于其他人群，错义突变的发生率（4/28，14.3%）低于其他人群（25/106，23.6%）。
结论：
1、c.465_466delAA、c.532A＞T、c.826_827insAGCATCTGCAGTACATCG、c.772C＞T为新发致病性SURF1基因突变位点。
2、Clinvar和HGMD数据库中筛选到的预测致病但无功能性分析的突变位点的9个突变位点，通过线粒体功能性实验，证实均为致病性突变位点，进一步完善了SURF1基因突变数据库。此外，我们通过实验研究得出，接近C末端截短蛋白的移码突变可能对线粒体复合体IV的活性破坏性更大。
3、建立中国人特征性的Leigh综合征人群SURF1基因突变谱，进一步扩充人类Leigh综合征致病基因库，有助于患者的遗传学咨询。
线粒体氧化磷酸化缺陷是一种遗传代谢性疾病，它的遗传方式分为母系遗传和核基因遗传（常染色体显性遗传、常染色体隐性遗传、伴性遗传）。Leighsyndrome，又称为亚急性坏死性脑脊髓病，是婴幼儿期常见的线粒体氧化磷酸化缺陷疾病亚型，以发育迟缓、共济失调、认知及运动功能进行性退化和头颅MRI基底节对称性病灶为特征。SURF1是线粒体复合体IV的组装因子，它的突变是导致婴幼儿Leigh综合征的主要原因。
目前，全球共有143例SURF1基因突变的报道，但中国Leigh综合征人群中SURF1基因的突变谱尚不清楚。本研究构建了第一个中国Leigh综合征人群SURF1基因突变谱，进一步扩充人类Leigh综合征致病基因库，为临床诊断提供帮助。
目的：
1、筛选出具有SURF1基因突变的患者。
2、对12名SURF1基因突变患者进行临床资料分析,发掘SURF1未被报道的突变位点。
3、分析四个新发的SURF1突变位点的致病性。
4、完善SURF1基因突变数据库。
5、建立第一个中国人群的Leigh综合征SURF1基因突变谱，帮助患者的遗传学咨询。
方法：
1、通过收集2010年2月到2016年6月在北京大学第一医院就诊的178名疑似线粒体氧化磷酸化缺陷病人的临床病历资料筛选出有SURF1基因突变的病人，并对SURF1基因突变病人的病历资料做统计整理。
2、建立永生化淋巴细胞家系，用病人的淋巴细胞做线粒体功能实验，直接验证病人的线粒体功能是否存在异常，与之前文献中报道的SURF1的突变影响线粒体复合体IV的合成是否一致。
3、通过跨物种的基因序列对比对突变位点的保守性进行分析。对于不能采集到病人标本的突变位点的线粒体功能验证，需构建稳定的SURF1基因敲除细胞系，导入SURF1基因突变质粒，进行不同突变型细胞的功能恢复实验，进行线粒体功能分析，确定其是否致病。
4、整理Clinvar数据库与HGMD中SURF1基因的突变情况，筛选预测致病但无功能性实验验证的点突变突变位点进行致病性分析，分析SURF1突变位点的不同对复合物IV装配的影响。
5、通过检测SURF1基因的mRNA表达水平，可以以此确定导入不同突变型质粒是否在SURF1-/-细胞中稳定转录、翻译。通过BN-PAGE技术对患者的永生化淋巴细胞家系和导入不同突变型质粒的SURF1-/-细胞株验证OXPHOS复合体含量的变化情况。通过O2K线粒体功能检测仪检测患者的氧耗水平，以评价患者的呼吸功能。
6、通过收集文献资料并且结合实验室之前的结果，对中国Leigh综合征人群与国外Leigh综合征人群的SURF1基因突变情况统计整理，建立Leigh综合征人群的SURF1基因突变谱。
结果：
1、对收集到的178名疑似线粒体氧化磷酸化缺陷的病人，有12例SURF1基因突变的患者，共发现15个SURF1基因突变位点，其中c.465_466delAA、c.532A＞T、c.826_827insAGCATCTGCAGTACATCG、c.772C＞T为新发未报道突变位点。
2、收集到两名带有SURF1新突变位点患者的血液标本，通过BN-PAGE和氧耗实验等线粒体功能试验证明这两名患者存在线粒体功能障碍。
3、用野生型SURF1质粒、突变型SURF1质粒（c.465_466delAA、c.532A＞T、c.826_827insAGCATCTGCAGTACATCG、c.772C＞T）对SURF1基因敲除细胞进行功能恢复发现，这四个新发SURF1突变位点均可导致SURF1蛋白的表达下降，线粒体复合体IV的缺乏，为致病性突变位点。
4、对从Clinvar和HGMD数据库中筛选到的预测致病但无功能性分析的9个点突变突变位点，构建这9个突变位点的突变质粒，对导入不同突变型质粒的SURF1-/-细胞株进行线粒体功能实验，得到这9个突变位点中c.563A＞G、c.269C＞T、c.821A＞G虽然可以恢复SURF1蛋白的表达，但是仍可导致线粒体复合体IV的缺乏，其他的突变位点不能恢复SURF1基因的表达并且可以导致线粒体复合体IV的缺乏，所以此9个突变位点均为致病性位点。
5、建立了中国人特征性的SURF1基因突变谱，发现Leigh综合征人群存在人群的特异性。中国人群SURF1基因突变多发生于7号外显子（28.7%）和8号外显子（28.7%），而国外多发生于6号外显子（21.6%）和8号外显子（25.2%）。中国人群中SURF1基因的移码突变发生率（6/28，21.4%）高于其他人群，错义突变的发生率（4/28，14.3%）低于其他人群（25/106，23.6%）。
结论：
1、c.465_466delAA、c.532A＞T、c.826_827insAGCATCTGCAGTACATCG、c.772C＞T为新发致病性SURF1基因突变位点。
2、Clinvar和HGMD数据库中筛选到的预测致病但无功能性分析的突变位点的9个突变位点，通过线粒体功能性实验，证实均为致病性突变位点，进一步完善了SURF1基因突变数据库。此外，我们通过实验研究得出，接近C末端截短蛋白的移码突变可能对线粒体复合体IV的活性破坏性更大。
3、建立中国人特征性的Leigh综合征人群SURF1基因突变谱，进一步扩充人类Leigh综合征致病基因库，有助于患者的遗传学咨询。