先天缺牙是人类最常见的发育异常之一,根据缺牙数目可分为三类:Hypodontia即少数牙缺失,指除第三磨牙外,少于六颗牙齿的缺失;Oligodontia即多数牙缺失,指除第三磨牙外,六颗或六颗以上牙齿的缺失;完全缺牙属于无牙症（Anodontia）。根据临床表现,先天缺牙可分为非综合征型（单纯型）和综合征型,非综合征型先天缺牙最常见,表现为单纯的牙缺失;而综合征型先天缺牙的特征是除了牙缺失之外,还存在其他组织来源的发育异常,如指甲发育不良、毛发稀疏、汗腺发育异常或唇腭裂等。先天缺牙以散发或遗传形式发生,可通过常染色体显性、常染色体隐性或X连锁模式遗传。先天缺牙的病因复杂且尚未完全阐明,遗传因素和环境因素都是影响先天缺牙的致病因素。到目前为止,已知的与先天缺牙有关的基因超过80个,非综合征型先天缺牙主要与MSX1、PAX9、AXIN2、WNT10A、WNT10B和EDA的突变有关。环境因素如创伤、化疗药物、放疗或母亲在怀孕期间的使用某些药物也可导致先天缺牙。目的:本研究收集先天缺牙的家系和散发病例,进行致病基因突变的筛查,并利用在线预测软件得到野生型和突变型MSX1同源结构域的三维结构,探讨突变对MSX1蛋白结构及功能的影响。材料与方法:1)我们对在武汉大学口腔医院门诊诊疗过程中发现的先天缺牙患者进行家系收集。在征得患者及其家属同意,并签订知情同意书的情况下（未满14岁的儿童由其监护人代签）,对家系成员进行详细的问卷调查、口腔及全身临床检查和静脉血样本采集,构建谱系。拍摄曲面断层片明确先天缺牙的诊断;2)从先证者及其家属和300名健康对照者身上采集血样,用改良盐析法从外周血样本中提取基因组DNA,通过Primer-blast设计针对MSX1、PAX9、EDA、AXIN2和WNT10A五个基因的引物,对家系成员进行候选基因序列分析,筛查致病基因,寻找突变位点,分析突变类型及相应氨基酸的变化、研究疾病基因型与表型的相关性;3)以MSX1同源结构域和DNA复合物的晶体结构为基础,采用Swiss-Model同源建模,以PDB:1ig7.1.C为模板,导出野生型MSX1同源结构域的三维结构,并以此为模板进行MSX1突变蛋白的三维结构建模,然后利用Swiss-Pdb Viewer建立了三维模型,使用Py MOL对三维（3D）结构进行可视化。结果:1)收集到3个先天缺牙家系和6个散发病例（均为非综合征型）,均为汉族,来自湖北省,家系及散发病例之间无血缘关系。患者仅累及恒牙列,检查指（趾）甲,汗腺,毛发及身体其他系统均无异常。患者否认有拔牙史,外伤史,其母亲在怀孕期间没有服用特殊药物;2)在家系2和散发病例3中分别发现了两个新的MSX1突变,在家系2中发现一个移码突变C.590＿594 dup TGTCC,为常染色体显性遗传,散发病例3发现一个错义突变Phe191Ser,这两个突变均位于MSX1的同源结构域（homeodomain）中。但在PAX9、EDA、AXIN2和WNT10A中未发现突变。这两个突变在家系表型正常者以及300个正常对照组中均未发现;3)移码突变C.590＿594 dup TGTCC位于α-Ⅰ螺旋和α-Ⅱ螺旋之间的loop上,产生一段新的由22个氨基酸残基组成的多肽序列,并生成一个过早的终止密码子。错义突变Phe191Ser位于homeodomain的α-Ⅰ螺旋的末端,突变型MSX1蛋白与野生型相比,空间结构和氢键数目都发生了变化。结论:这两个新的MSX1突变均都位于高度保守的同源结构域,且扩大了MSX1的突变谱。结构模型和生物信息学分析表明,错义突变改变了突变位点周围区域的空间构象,结合已报道的其他6个发生在Homeodomain导致非综合征型先天缺牙的错义突变进行三维结构分析:Thr180Ile和Leu230Pro均导致少于6颗牙齿的缺失,且没有引起氢键改变,蛋白结构也无明显变化,这可能解释了这些突变的表型轻微。其他五个错义突变包括我们研究中发现的Phe191Ser,均导致6颗以上牙齿的缺失,这些突变中氢键的形成发生改变,导致了螺旋构象的变化,最终导致蛋白质折叠结构的改变和稳定性的降低。蛋白结构及氢键改变较大的MSX1错义突变引起缺牙的数目更多,但仍需更多的MSX1错义突变及蛋白功能研究进一步验证结论。移码突变对蛋白质结构有更显著影响,严重影响了蛋白质的相互作用和基因与DNA的结合,也会导致更严重的缺牙表型。