新型葡萄糖激酶基因I404N突变的功能学研究与分析

发布时间：2020-04-28 17:11

【摘要】：目的:探讨葡萄糖激酶(Glucokinase,GCK)基因突变所致的青少年起病的成人型糖尿病2型(Maturity-onset diabetes of the young type2,MODY2)的临床特点和分子遗传学特征及新型GCK基因I404N突变致病的分子机制。方法:1.对满足MODY2分子遗传学检测临床标准的1例患者及其家系行外显子聚合酶链式反应(PCR)扩增、测序。2.对100个健康个体GCK基因座的两个等位基因进行验证分析。3.通过基因合成、载体表达构建(带谷胱甘肽S转移酶(Glutathione S transferase,GST)标签)、大肠杆菌(Escherichia Coli,E.Coli)细胞表达、蛋白纯化,得到纯度良好的野生型及突变型GST-GCK重组蛋白。4.通过酶偶联分析法进行酶功能学研究。4.1酶动力学分析 在4mmol·L~(-1) ATP存在下,取终浓度0.4~150mmol·L~(-1)间的不同浓度葡萄糖稀释液或在100mmol·L~(-1)葡萄糖存在下,取0.02~4mmol·L~(-1)间的不同浓度ATP稀释液,分光光度法连续测定反应的吸光度值。采用SigmaPlot 13.0酶动力学分析软件计算酶动力学参数。4.2热稳定性分析 将一定量的野生型和突变型GCK蛋白分别在25,30,37,45,50,55,60℃的水浴锅中孵育30分钟或分别在55℃下孵育5,10,15,20,25,30分钟,分光光度法连续测定反应的吸光度值。4.3最适PH分析 将一定量的野生型和突变型GCK蛋白分别在PH值为6.8,7.0,7.4,7.5,8.0,8.8的Tris-HCL缓冲液中处理30分钟,分光光度法连续测定反应的吸光度值。5.统计学分析计量资料以均数±标准差描述其特征,两组间比较采用t检验或非参数Mann-Whitney检验。采用统计软件IBM SPSS Statistics 21.0处理数据。双侧P0.05认为差异有统计学意义。结果:1.基因测序发现先证者及其父亲存在GCK基因I404N突变,该突变未见报导。2.对来自100个健康个体的GCK基因座的两个等位基因进行验证分析,作为对照均未检测到该突变。3.与野生型GCK蛋白相比,突变型GCK蛋白产量下降。4.酶动力学分析显示:与野生型GCK蛋白相比,突变型GCK蛋白发生改变,S_(0.5)值升高了2.9倍,葡萄糖拐点上升了4.9倍,ATP-K_m值升高了7.9倍,K_(cat)下降至野生型的6.1%,相对活性指数下降至野生型的0.2%。5.热稳定性分析显示:与野生型GCK蛋白相比,突变型GCK蛋白随着孵育温度升高或孵育时间延长酶活性明显下降。6.最适PH分析显示:与野生型GCK蛋白相比,突变型GCK蛋白在PH影响下酶活性发生明显改变且在人体常态(PH7.4-7.5)条件下,酶活性最低。结论:1.我们首次发现了GCK基因I404N突变家系,且突变与高血糖共分离。2.GCK基因I404N突变导致酶与葡萄糖、ATP的亲和力下降、热稳定性下降和最适PH值改变,从而导致先证者糖代谢紊乱。
【学位授予单位】：河北北方学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R587.1

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本文编号：2643681