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目的
遗传性凝血因子Ⅻ(coagulationfactorⅫ,FⅫ)缺陷症主要是由于F12基因突变引起的一种非常少见的常染色体隐性遗传性疾病,部分患者可表现为显性遗传,最早于1955年由Ratnoff报导。近年来国内外研究者相继报道了许多F12基因的新突变位点,这些突变位点的发现为FⅫ缺陷症患者发病机制的研究奠定了基础。本研究通过对两个由于近亲结婚而导致的遗传性FⅫ缺陷症家系进行实验室表型和F12基因突变检测,用生物信息软件分析突变的保守性及危害性,初步探讨其分子发病机制。
方法
1、资料
家系A:先证者,女,26岁,因第2次妊娠4个月,到我院进行常规孕检。凝血常规检查发现其活化部分凝血活酶时间(activatedpartialthromboplastintime,APTT)延长至61.6s(正常参考值:29.0~43.0s),该延长能被正常混合血浆纠正;纤维蛋白原(fibrinogen,FIB)轻度升高,凝血酶原时间(prothrombintime,PT)、凝血酶时间(thrombintime,TT)均在正常范围。凝血因子功能检测发现其FⅫ活性(FⅫactivity,FⅫ:C)仅12%(正常参考值:72%~113%),FⅫ抗原(FⅫantigen,FⅫ:Ag)为10%(正常参考值:72%~113%),其它内源途径凝血因子活性均在正常参考范围内。家系B:先证者,女,48岁,门诊痔疮手术前进行常规凝血功能检查时,发现APTT明显延长至116.4s,凝血因子功能检测发现其FⅫ:C仅为2%,FⅫ:Ag为1%,其它内源途径凝血因子活性均在正常参考范围内。2例先证者均无高血压、糖尿病、心脏病等病史,肝肾功能正常。家系A共有3代10名成员,家系B共有3代6名成员,平时均无出血及血栓等相关病史,且两个先证者父母均为姨表近亲结婚。
2、实验室表型检测
采用一期凝固法在STA-R全自动血凝仪(法国STAGO公司,STAGO配套试剂)上检测APTT、PT、TT、FIB、FⅫ:C及其他内源途径凝血因子活性;FⅫ:Ag用酶联免疫吸附法(enzyme-linkedimmunosorbentassay,ELISA)进行检测。
3、基因检测
依据FⅫ序列(GenBank:AF538691.1),用PrimerPremier6.0软件设计7对引物,涉及FⅫ14个外显子及侧翼序列,包括5’和3’端非翻译区。采用聚合酶链反应(polymersechainreaction,PCR)进行扩增。扩增产物采用DNA直接测序法分析先证者F12基因的全部外显子、侧翼序列、5’和3’端非翻译区及家系成员相应的突变位点区域,发现突变位点后用反向测序予以证实。
4、数据分析
突变位点的保守性采用多重序列比对软件ClustalX进行分析;并采用PolyPhen-2、PROVEAN、SIFT和MutationTaster四个生物信息学评分软件同时分析突变对蛋白质功能的影响。
结果
1、遗传性FⅫ缺陷症家系实验室表型检测结果
家系A:先证者(Ⅳ2)和其哥哥(Ⅳ1)APTT分别为61.6s和68.6s,均明显延长;两者的FⅫ:C分别为12%和11%,FⅫ:Ag均为10%,均显著降低。家系其他成员中,祖母(Ⅱ1)、外祖母(Ⅱ2)、父亲(Ⅲ2)、母亲(Ⅲ6)、大姑(Ⅲ1)和大姨(Ⅲ5)APTT都在正常范围内,但FⅫ:C和FⅫ:Ag均约为正常值的一半左右,其它凝血相关指标均无明显异常。先证者小姑(Ⅲ3)和大舅(Ⅲ4)各项指标均无明显异常。
家系B:先证者(Ⅳ2)及其弟弟(Ⅳ1)APTT分别为116.4s和101.3s,均明显延长;两者的FⅫ:C均为2%,FⅫ:Ag均为1%,均明显下降。家系成员中,先证者父亲(Ⅲ1)APTT略延长,为48.8s,家系其他成员APTT无明显延长;除先证者丈夫(Ⅳ3)外,其他家系成员的FⅫ:C和FⅫ:Ag均有不同程度下降。
2、遗传性FⅫ缺陷症家系基因分析结果
家系A:先证者(Ⅳ2)和其哥哥(Ⅳ1)FⅫ第10外显子存在c.1078G>A纯合突变,导致p.Gly341Arg错义突变,FⅫ其它的外显子及其侧翼区和5’、3’端非翻译区均未检测到其它突变;祖母(Ⅱ1)、外祖母(Ⅱ2)、父亲(Ⅲ2)、母亲(Ⅲ6)、大姑(Ⅲ1)和大姨(Ⅲ5)FⅫ第10外显子均存在c.1078G>A(p.Gly341Arg)杂合错义突变;其小姑(Ⅲ3)和大舅(Ⅲ4)两者为野生型。
家系B:先证者(Ⅳ2)及其父亲(Ⅲ1)、弟弟(Ⅳ1)的F12基因启动子区46C/T多态性为T/T型,母亲(Ⅲ2)及儿子(Ⅴ1)均表现为C/T型,其丈夫(Ⅳ3)为C/C型。此外,先证者(Ⅳ2)及其弟弟(Ⅳ1)14号外显子存在c.1681G>A纯合突变,导致Gly542Ser纯合错义突变;先证者父亲(Ⅲ1)、母亲(Ⅲ2)及儿子(Ⅴ1)均为c.1681G>A杂合突变。
3、ClustalX软件分析结果显示,Gly341和Gly542在同源物种间高度保守。家系A及家系B四个生物信息学软件对突变的预测结果均一致。家系A:PolyPhen-2评分(0.934分)、PROVEAN评分(-6.214分)均预示为致病突变;MutationTaster评分(0.976分)预示可引起相应疾病;SIFT评分(0.01分)预示可影响蛋白质功能。家系B:PolyPhen-2评分(1.000分)、PEOVEAN评分(-4.975分)均预示此突变为致病突变;MutationTaster评分(0.999分)预示可引起相应疾病;SIFT评分(0.00分)预示可影响蛋白质功能。
结论
1、家系AFⅫ水平降低与其第10号外显子c.1078G>A突变导致的p.Gly341Arg错义突变有关。家系BFⅫ水平降低与其第14号外显子c.1681G>A突变导致的p.Gly542Ser错义突变以及46C/T多态性有关。
2、先证者A和先证者B的F12基因纯合错义突变与先证者父母近亲结婚有关。
3、Gly341和Gly542在同源物种间呈高度保守,说明Gly341和Gly542是FⅫ分子的一个重要功能性位点,在FⅫ蛋白质正常功能的发挥中起关键作用。
遗传性凝血因子Ⅻ(coagulationfactorⅫ,FⅫ)缺陷症主要是由于F12基因突变引起的一种非常少见的常染色体隐性遗传性疾病,部分患者可表现为显性遗传,最早于1955年由Ratnoff报导。近年来国内外研究者相继报道了许多F12基因的新突变位点,这些突变位点的发现为FⅫ缺陷症患者发病机制的研究奠定了基础。本研究通过对两个由于近亲结婚而导致的遗传性FⅫ缺陷症家系进行实验室表型和F12基因突变检测,用生物信息软件分析突变的保守性及危害性,初步探讨其分子发病机制。
方法
1、资料
家系A:先证者,女,26岁,因第2次妊娠4个月,到我院进行常规孕检。凝血常规检查发现其活化部分凝血活酶时间(activatedpartialthromboplastintime,APTT)延长至61.6s(正常参考值:29.0~43.0s),该延长能被正常混合血浆纠正;纤维蛋白原(fibrinogen,FIB)轻度升高,凝血酶原时间(prothrombintime,PT)、凝血酶时间(thrombintime,TT)均在正常范围。凝血因子功能检测发现其FⅫ活性(FⅫactivity,FⅫ:C)仅12%(正常参考值:72%~113%),FⅫ抗原(FⅫantigen,FⅫ:Ag)为10%(正常参考值:72%~113%),其它内源途径凝血因子活性均在正常参考范围内。家系B:先证者,女,48岁,门诊痔疮手术前进行常规凝血功能检查时,发现APTT明显延长至116.4s,凝血因子功能检测发现其FⅫ:C仅为2%,FⅫ:Ag为1%,其它内源途径凝血因子活性均在正常参考范围内。2例先证者均无高血压、糖尿病、心脏病等病史,肝肾功能正常。家系A共有3代10名成员,家系B共有3代6名成员,平时均无出血及血栓等相关病史,且两个先证者父母均为姨表近亲结婚。
2、实验室表型检测
采用一期凝固法在STA-R全自动血凝仪(法国STAGO公司,STAGO配套试剂)上检测APTT、PT、TT、FIB、FⅫ:C及其他内源途径凝血因子活性;FⅫ:Ag用酶联免疫吸附法(enzyme-linkedimmunosorbentassay,ELISA)进行检测。
3、基因检测
依据FⅫ序列(GenBank:AF538691.1),用PrimerPremier6.0软件设计7对引物,涉及FⅫ14个外显子及侧翼序列,包括5’和3’端非翻译区。采用聚合酶链反应(polymersechainreaction,PCR)进行扩增。扩增产物采用DNA直接测序法分析先证者F12基因的全部外显子、侧翼序列、5’和3’端非翻译区及家系成员相应的突变位点区域,发现突变位点后用反向测序予以证实。
4、数据分析
突变位点的保守性采用多重序列比对软件ClustalX进行分析;并采用PolyPhen-2、PROVEAN、SIFT和MutationTaster四个生物信息学评分软件同时分析突变对蛋白质功能的影响。
结果
1、遗传性FⅫ缺陷症家系实验室表型检测结果
家系A:先证者(Ⅳ2)和其哥哥(Ⅳ1)APTT分别为61.6s和68.6s,均明显延长;两者的FⅫ:C分别为12%和11%,FⅫ:Ag均为10%,均显著降低。家系其他成员中,祖母(Ⅱ1)、外祖母(Ⅱ2)、父亲(Ⅲ2)、母亲(Ⅲ6)、大姑(Ⅲ1)和大姨(Ⅲ5)APTT都在正常范围内,但FⅫ:C和FⅫ:Ag均约为正常值的一半左右,其它凝血相关指标均无明显异常。先证者小姑(Ⅲ3)和大舅(Ⅲ4)各项指标均无明显异常。
家系B:先证者(Ⅳ2)及其弟弟(Ⅳ1)APTT分别为116.4s和101.3s,均明显延长;两者的FⅫ:C均为2%,FⅫ:Ag均为1%,均明显下降。家系成员中,先证者父亲(Ⅲ1)APTT略延长,为48.8s,家系其他成员APTT无明显延长;除先证者丈夫(Ⅳ3)外,其他家系成员的FⅫ:C和FⅫ:Ag均有不同程度下降。
2、遗传性FⅫ缺陷症家系基因分析结果
家系A:先证者(Ⅳ2)和其哥哥(Ⅳ1)FⅫ第10外显子存在c.1078G>A纯合突变,导致p.Gly341Arg错义突变,FⅫ其它的外显子及其侧翼区和5’、3’端非翻译区均未检测到其它突变;祖母(Ⅱ1)、外祖母(Ⅱ2)、父亲(Ⅲ2)、母亲(Ⅲ6)、大姑(Ⅲ1)和大姨(Ⅲ5)FⅫ第10外显子均存在c.1078G>A(p.Gly341Arg)杂合错义突变;其小姑(Ⅲ3)和大舅(Ⅲ4)两者为野生型。
家系B:先证者(Ⅳ2)及其父亲(Ⅲ1)、弟弟(Ⅳ1)的F12基因启动子区46C/T多态性为T/T型,母亲(Ⅲ2)及儿子(Ⅴ1)均表现为C/T型,其丈夫(Ⅳ3)为C/C型。此外,先证者(Ⅳ2)及其弟弟(Ⅳ1)14号外显子存在c.1681G>A纯合突变,导致Gly542Ser纯合错义突变;先证者父亲(Ⅲ1)、母亲(Ⅲ2)及儿子(Ⅴ1)均为c.1681G>A杂合突变。
3、ClustalX软件分析结果显示,Gly341和Gly542在同源物种间高度保守。家系A及家系B四个生物信息学软件对突变的预测结果均一致。家系A:PolyPhen-2评分(0.934分)、PROVEAN评分(-6.214分)均预示为致病突变;MutationTaster评分(0.976分)预示可引起相应疾病;SIFT评分(0.01分)预示可影响蛋白质功能。家系B:PolyPhen-2评分(1.000分)、PEOVEAN评分(-4.975分)均预示此突变为致病突变;MutationTaster评分(0.999分)预示可引起相应疾病;SIFT评分(0.00分)预示可影响蛋白质功能。
结论
1、家系AFⅫ水平降低与其第10号外显子c.1078G>A突变导致的p.Gly341Arg错义突变有关。家系BFⅫ水平降低与其第14号外显子c.1681G>A突变导致的p.Gly542Ser错义突变以及46C/T多态性有关。
2、先证者A和先证者B的F12基因纯合错义突变与先证者父母近亲结婚有关。
3、Gly341和Gly542在同源物种间呈高度保守,说明Gly341和Gly542是FⅫ分子的一个重要功能性位点,在FⅫ蛋白质正常功能的发挥中起关键作用。