ASS1基因变异功能和生物信息学研究及标记染色体Inv dup（15）相关智力障碍疾病研究

发布时间：2017-10-08 13:17

  本文关键词：ASS1基因变异功能和生物信息学研究及标记染色体Inv dup（15）相关智力障碍疾病研究

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【摘要】：DNA序列变异可以是良性的变化也可能导致功能改变,识别变异可为疾病的确诊提供有用信息。除了测序基因验证临床诊断结果至关重要,对变异的软件分析也不可或缺。在基因组中,除核苷酸变异导致遗传病发生,染色体增加或减少导致的染色体不平衡(拷贝数变异的CNVs)被认为是人类遗传病的另一个原因。微缺失和微重复是导致精神发育迟滞(MR)的常见原因。 研究的第一部分,对二名经典瓜氨酸血症1型(CTLN1)患者ASS1基因进行突变检测分析和功能研究,并利用软件对ASS1基因非同义核苷酸变体(nsSNVs)进行分析。CTLN1是由于精氨酸琥珀酸合成酶(Argininosuccinate Synthetase, ASS)先天性缺陷导致尿素循环障碍的常染色体隐性遗传病,高氨血症、肝大、黄疸和肝脏功能异常为突出临床表现。患者1轻度表型,生物化学指标升高,测序结果显示为复合杂合突变：ASS1基因的拼接供体区(c.174+1GA)突变和位于外显子第2个碱基的(p.V141G)错义突变,后者也是拼接突变。二个突变通过体外pSPL3外显子捕获技术实验揭示,(c.174+1GA)突变造成拼接异常,导致外显子4缺失,产生截短蛋白。p.V141G突变导致外显子7不完全剪切,发生部分拼接异常。患者2为早发性新生儿瓜氨酸血症,出生四天后,相关生化指标显著增高,具有明显的临床表型。ASS1基因测序检出(c.773+1GA)和R265C复合杂合突变。(c.773+1GA)通过pSPL3实验显示,该突变造成拼接异常导致外显子11缺失和79bp的内含子11保留二种剪接异常,导致蛋白提前终止。此外,利用软件SIFT,Polyphen-2and I-Mutant2.0对突变位点蛋白结构进行预测分析,并阐述基因突变对其蛋白结构的影响。V141G突变的结构分析预测发现其可能干扰ATP结合域中疏水区域,R265C突变可能导致瓜氨酸结合位点异常,这两种突变可能降低ATP结合能力。本研究表明,拼接位点突变造成的不同转录本和错义突变是诱发疾病的重要机制之一。ASS1基因的55个Single nucleotide variants (SNVs)来源于dbSNP数据库(美国国立生物技术信息中心(NCBI)的一个数据库)。二代测序技术检出大量的遗传变异,变异位点的携带者具有患瓜氨酸血症高风险,但很多变异无法明确其病理意义。研究目的是利用软件计算工具对ASS1基因变异进行预测和致病性分析。首先利用SIFT, Polyphen-2和I-Mutant2.0进行初步鉴定分析,再利用PANTHER、SNPGO和Mutpred工具进行功能预测。通过上述方法得到最具破坏性的变异,然后通过RMSD和总能量值对其模拟突变和原生3D结构的结构性影响进行预测。后三者算法相结合作为每种方法的阈值,得出20个SNVs受损程度。其中,基于RMSD,总能量值和原子接触,7个最有害的SNVs对模拟突变和原生3D结构的结构影响进行评价。4个变异的SNP在总能量值上不稳定增加,其ID为：TMP ESP9133364846、rs121908643、rs121908637和TMP ESP9133355834。三维结构的分析,有助于预测基因变异可能干扰氢键网络,降低疏水性以及导致空间约束。本研究结果可为新生儿ASS1基因分子筛查提供有用的信息。 研究的第二部分,对一个具有中国血统的六岁重度精神发育迟滞患者的染色体畸变进行了研究分析。患者临床表现为学习障碍、肌张力低下、共济失调、认知缺陷和语音延迟但外表正常。常规染色体核型分析揭示存在额外标记染色体(SMC),核型为47, XY,+mar。父母核型正常,提示标记染色体为新突变。微阵列比较基因组杂交(aCGH)结果显示,该标记染色体是7.7Mb重复序列片段,从BP1延伸到BP3段,该区段包括普拉德威利/安杰曼综合征(Prader-Willi/Angelman)(PWACR).染色体区域15q11-q13的细胞遗传学异常包括：缺失、重复、易位、倒位和标记染色体,母系衍生的位于15号染色体长臂印迹区的重复有复杂的神经行为障碍,特其点是认知障碍、癫痫发作及自闭症。该重复常以标记染色体的形式存在,是15号染色体等臂双着丝粒(isodicentric15)区域。该变异临床表型不同,具有自闭症、发育迟缓、癫痫发作、语言发展迟缓、学习障碍、精神发育迟滞以及运动协调不良等。 利用定量PCR(qPCR)检测该区域与神经发育相关基因的拷贝数变化,结果显示标记染色体的基因重复是新发突变。SNRPN基因甲基化分析结果显示重复可能来自母源。SMC是不明原因的发育迟缓病因之一,多研究技术协同检测在疾病分子诊断上具有很大优势。
【关键词】：ASS1基因 瓜氨酸血症1型 染色体15q 精神发育迟滞 突变 非同义SNVs 标记染色体
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R749
【目录】：

• Acknowledgement5-6
• 中文摘要6-8
• Abstract8-12
• Part ⅠA comprehensive functional and computational analysis of sequence variants in ASS1gene associated with Citrullinemia type 112-82
• 1 Introduction12-24
• 2 Materials and Methods24-44
• 3 Results44-63
• 4 Discussion63-71
• 5 Conclusion71-72
• 6 References72-82
• Part ⅡMolecular cytogenetics analysis of a de novo 7.7Mb proximal 15q duplicationassociated with severe mental retardation in a six year patient82-108
• 1 Introduction82-85
• 2 Materials and methods85-92
• 3 Results92-97
• 4 Discussion97-101
• 5 Conclusion101-102
• 6 References102-108
• Literature Review108-128
• References120-128
• Curriculum Vitae128-130

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 孔元原;张玉敏;裘蕾;杨海河;王洁;封卓;;北京市20年新生儿疾病筛查回顾性分析[J];中国新生儿科杂志;2011年02期

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本文编号：994229