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目的:
1.收集来自全国各地的视神经萎缩的家系,建立分子遗传学以及临床资料的数据库。
2.将收集的家系进行3个原发突变(ND1 G3460A、ND4 G11778A、ND6 T14484C)筛查,绘制中国汉族人群LHON的线粒体基因突变频谱。
3.对未携带3个原发突变的家系进行线粒体ND6基因突变筛查,绘制该基因突变频谱。
4.明确中国汉族人群LHON ND6基因的常见突变,发现热点突变,分析其对LHON表型表达的作用。
5.分析其他因素:线粒体单体型、环境因素以及核修饰基因等,进一步探讨LHON的发病机制。
方法:
1.通过与温州医学院附属眼视光医院、福建医科大学附属第一医院、河北邢台眼科医院、北京中医药大学东方医院、中国中医科学院眼科医院的合作收集视神经萎缩患者血样及临床资料,绘制相应的遗传图谱。
2.先证者及家系成员进行眼科检查和临床调查:视力,色觉,视野,视觉诱发电位(VEP),OCT,眼底检查,性别,发病年龄,视力损伤程度,是否存在其他系统疾病等。
3.提取患者和正常对照的基因组DNA,进行G3460A、G11778A、T14484C3个原发突变所在的基因片段进行扩增、纯化、测序,筛查3个原发突变。
4.对未携带3个原发突变的家系和正常对照进行ND6基因筛查,突变位点保守性分析。
5.携带有意义突变位点的家系使用24对部分重叠的引物进行线粒体基因组序列扩增、纯化、测序。将24对正反向测序结果使用SeqMan(DNAstar软件)进行拼接,用EditSeq导出序列,再与修正后的线粒体DNA剑桥参考序列进行比对,查找突变位点,突变位点进行保守性分析。对ND6蛋白进行二级结构预测。同时,对其他成员和正常对照同样扩增、测序分析。
6.绘制中国汉族人群LHON患者线粒体ND6基因突变频谱。
结果:
1.本课题组自2004年2月以来,共收集了1218例视神经萎缩家系,携带3个原发突变的有504例,未携带3个原发突变的有714例,G11778A突变为429例,T14484C突变为59例,G3460A突变为16例。
2.318例实验组和116例对照组进行ND6基因筛查,发现实验组有155例携带线粒体ND6基因突变,对照组有47例携带线粒体ND6基因突变,两组间样本携带ND6基因突变无显著差异。
3.实验组D6基因突变筛查共发现49个突变位点,占9.3%,对照组共有18个突变位点,占3.4%。实验组突变频率高于对照组,两组存在显著差异。
4.实验组ND6基因突变有17个错义突变,除A14486G和T14502C外,其他突变位点均不保守。
5.3个家系视力轻微损伤,但是其发病年龄不一,分别是9、14、6,平均发病年龄为10岁,发病年龄呈年轻化。对携带T14502C突变的3个家系进行全基因组扩增分析,发现60个突变位点,位于蛋白编码区的有32个突变位点,其中11个为错义突变。根据系统进化树分析,发现3个线粒体DNA序列均属于东亚线粒体单体型M10a。
6.T14502C位于ND6亚基上的第58位点,对17个物种进行进一步的保守性分析,发现T14502C保守系数为100%。
结论:
1.G11778A突变频率较高为35.2%,而T14484C和G3460A突变频率较低,分别为4.9%和1.5%。3个原发突变的突变频谱与白种人相比存在差异。
2.对ND6基因的筛查,大部分可能是线粒体DNA的多态性位点,但发现T14502C突变可能影响LHON的表型表达。
3.3例携带T14502C突变的无原发突变的家系的先证者视力轻度损伤,且家系外显率低,说明其他因素如线粒体单体型、核修饰基因、环境因素等可能影响LHON的发生。
4.线粒体单体型分析显示着3个家系的线粒体单体型属于M10a,推断M10a可能也与LHON的外显率和表现度有关。
5.ND6 T14502C突变使位于ND6亚基上高度保守的异亮氨酸替换成缬氨酸,影响ND6蛋白的功能,影响ATP的产生,引起对能量需求较高的视神经发生病变。