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先天性白内障是指在孕期或胎儿期由于各种因素使晶状体发育受到影响,导致出生时或出生一年以内出现不同程度的晶状体浑浊,是儿童致盲的首要原因。先天性白内障的临床表现可为单纯晶状体异常,也可作为某些综合征的表型之一,大约8.3%~25%的先天性白内障与遗传有关,其中70%为单纯晶状体异常。先天性白内障具有明显的临床异质性和遗传异质性,即使在相同家系的不同成员间或者同一患者的双侧晶状体间,表型差异也有见报道。先天性白内障的遗传方式有常染色体显性遗传、常染色体隐性遗传和性染色体连锁遗传,其中以常染色体显性遗传最为多见。
哺乳动物中,晶状体正常发育和分化主要依赖如下几方面;一,晶状体纤维细胞一系列的去线粒体/去核过程及晶状体纤维细胞精确组装。二,晶状体蛋白在浓度,稳定性,形成聚合蛋白方面保持稳态。任何一步出现异常,即有可能导致先天性白内障的发生。
迄今为止,至少发现39个基因座上的26个基因,其突变均能导致单纯晶状体异常的先天性白内障发生。在已经鉴定出致病基因的先天性白内障家系中,大约一半发现晶状体蛋白基因CRYSTALLIN的突变,四分之一发现缝隙连接蛋白基因CONNEXIN的突变,其他突变基因包括主要内源性膜蛋白基因MIP26、晶状体内在膜蛋白基因LIMI/MP19,转录调节因子MAF,PITX3,HSF4,PAX6,细胞骨架蛋白基因BFSP2,上皮细胞激酶基因EPHA2,染色质修饰蛋白基因CHMP4B,铁蛋白轻链基因FTL,Nance-Horan综合征蛋白基因NHS,核苷酸转换因子,SIL1,N-乙酰转移酶2基因GCNT2,先天性小耳畸形基因EYA1,波形蛋白基因VIM,Tudor结构域包含蛋白7基因TDRD7等。
充分利用遗传资源的优势,发现新的白内障致病基因或突变,并揭示突变规律和特点,用于产前基因筛查、基因诊断和遗传咨询,将有效地预防先天性白内障患儿的出生,提高人口质量。
方法:
本研究收集一例显性遗传的先天性后极性白内障核心家系,其中患者两人,经知情同意后,采集先证者及家系成员外周血5ml,提取家系成员全血基因组DNA,针对已知先天性白内障候选基因的外显子区,UTR区,外显子-内含子交界合成引物,并进行PCR扩增后Sanger测序。对突变位点在正常人群中进行验证,对验证过的突变位点进行生物信息学和功能分析。构建野生型和突变型MAF基因3UTR区报告基因和hsa-miR-382表达载体共转染细胞,利用报告基因系统和蛋白电泳检测microRNA对不同报告基因表达的影响。利用体外培养晶状体上皮细胞和HEK293T细胞,对MAF基因(NM_001031804.2)的转录进行分析。
结果:
Sanger测序显示先证者及其受累母亲MAF(NM_001031804.2)基因的3UTR区第1678位胸腺嘧啶替换为胞嘧啶(c.+1678T>C),而表型正常的父亲无此改变。在90例正常对照中没有发现此变异,并且dbSNP数据库,HGMD数据库,Uniprot数据库,MGI数据库及以往文献中均无此突变报道。MAF(NM_001031804.2)基因c.+1678T在物种间高度保守;EST数据显示MAF(NM_001031804.2)基因3UTR中,c.+1678T附近高度保守区较非保守区存在大量转录本;利用TargetScan预测发现c.+1678T位于hsa-miR-382的LOOP域的RNA结合区。
野生型和突变型报告基因之间以及有无hsa-miR-382表达对报告基因荧光强度和蛋白表达量没有明显影响。我们偶然发现融合了MAF(NM_001031804.2)基因3’UTR的5’端报告基因的载体表达的荧光强度明显强于融合其3UTR全长报告基因的荧光强度。
转录分析结果发现MAF基因的转录本NM_001031804.2在晶状体上皮细胞中几乎没有表达,而在HEK293T细胞中表达较强。在HEK293T细胞中,MAF基因3UTR的不同区域转录效率不一致。
结论:
1,MAF(NM_001031804.2)基因c.+1678T>C为新鉴定的先天性白内障相关突变。
2,MAF(NM_001031804.2)基因可能不是hsa-miR-382的靶基因。
3,MAF(NM_001031804.2)基因3UTR的3’非保守端可能存在抑制基因表达的元件。
4,MAF(NM_001031804.2)基因在晶状体上皮细胞中不表达或者仅在特定发育阶段表达,其3UTR区域转录效率不一致,可能存在调节性非编码RNA。
因此MAF(NM_001031804.2)基因3UTR(c.+1678T>C)突变的致病性还有待深入研究。