播散弥散性汗孔角化症(Disseminated superficial porokeratosis,DSP)是一组罕见的表皮角化异常导致的皮肤疾病。该病的主要表现为皮损中央部位萎缩,皮损由一圈角质形成细胞角化异常形成的凸起的嵴线包围。组织病理学上以角化不全柱的形成,颗粒层变薄或者消失为主要特征。DSP患者的受患部位主要分布在四肢、足部、躯干等曝光和非曝光部位,也可累及到生殖器。目前发现了两个DSP相关的连锁位点,但还没有致病基因的报道。在临床上,现在还没有明确有效的DSP治疗方法,对该病致病基因的寻找及其功能的研究可在分子水平上揭示该病发病的本质,为临床治疗提供理论依据,有助于寻找该疾病的治疗方法。本研究从河南和湖北收集并鉴定两个汉族皮肤病家系(分别命名为家系1和家系2)。经过详细的临床诊断和遗传调查,两个家系的病人确诊为以常染色体显性方式遗传的播散弥散性汗孔角化症(DSP)。为了寻找这两个DSP家系的致病基因,本研究利用全基因组外显子测序和Sanger测序方法在DSP家系1中发现PMVK (phosphomevalonate kinase)基因的一个无义突变c.412C>T(p.Arg138*),位点与表型的共分离分析、连锁分析,500个正常汉族人对照研究和千人基因组中均未发现该变异位点,均提示PMVK的c.412C>T突变可能是DSP家系1的遗传致病原因。利用Sanger测序和连锁分析方法,在DSP家系2的患者中也发现了这一个相同突变PMVK c.412C>T(p.Arg138*),证实PMVK的突变可以引起DSP。PMVK定位在细胞质中,是胆固醇代谢通路中的重要酶之一。以甲羟戊酸磷酸和ATP为底物,PMVK可催化合成甲羟戊酸焦磷酸。我们在人类角质形成细胞HaCaT中过表达PMVK的Arg138*突变体,发现该突变体的在细胞质中点状聚集,并且几乎全部以非溶解状态存在于细胞质中。PMVK蛋白以可溶解状态存在于细胞中是其发生功能的前提,突变引起这种亚细胞定位和溶解度的变化提示该突变可能影响PMVK蛋白本身正常的生化功能,导致PMVK底物甲羟戊酸磷酸的累积和产物甲羟戊酸焦磷酸的不足。在低浓度血清培养条件下,利用PMVK siRNA降低HaCaT细胞中PMVK mRNA水平后,我们发现早期凋亡的HaCaT细胞数明显增加、细胞总胆固醇含量降低。进一步研究显示PMVK的催化产物甲羟戊酸焦磷酸以及低密度脂蛋白LDL (low-desity lipoprotein,血清中胆固醇主要存在形式)能够回补低血清培养条件下PMVK mRNA量降低引起的细胞凋亡现象。这些结果表明PMVK和胆固醇在维持HaCaT细胞的正常的生理功能中起到重要作用。同时我们发现在低浓度血清培养条件下,抑制PMVK 在HaCaT细胞中的表达可导致G2/M期细胞明显增多。组织病理学检查显示,PMVK C.412C>T (p.Arg138*)突变携带者的角化不全柱下面有凋亡信号。患者角化不全柱下面的基底层Maker keratin 14和棘细胞层分化Maker keratin 1蛋白的表达正常,但是未检测到颗粒层和角质层Maker蛋白Involucrin的表达。这些结果提示角化不全柱由未分化的角质形成细胞组成,角质形成细胞从颗粒层开始分化出现异常。综上所述,本研究鉴定了两个常染色体显性遗传的DSP家系,发现PMVKc. 412C>T(p.R138*)是引起这两个DSP家系患病的遗传基础。分子和细胞水平的研究提示PMVK所在的甲羟戊酸代谢通路以及其下游产物胆固醇的合成可能与DSP发病有关。这些发现为探索PMVK功能和认识DSP发病机制开辟了新的研究领域,为开展DSP的基因诊断,以及将来的预防和治疗提供可能。