三个常染色体显性遗传痉挛性截瘫家系致病基因鉴定及功能研究

发布时间：2020-06-29 05:50

【摘要】：遗传性痉挛性截瘫(Hereditary spastic paraplegias,HSPs)是一种皮质脊髓运动神经元退化导致的具有高度临床异质性和遗传异质性的神经系统退行性疾病,该疾病主要临床特征为双下肢进行性截瘫、肌张力增高和剪刀步态。迄今为止,已定位78个遗传位点,克隆64个致病基因。其中,常染色体显性遗传痉挛性截瘫中痉挛性截瘫类型4(Spastic paraplegia type 4,SPG4)最为常见,约占40%。SPAST是SPG4致病基因,该基因编码spastin蛋白发挥微管切割作用,长微管切割成小片段后参与膜性细胞器合成、囊泡运输和神经元轴突伸长等功能。本课题组收集来自河南省三个常染色体显性遗传痉挛性截瘫家系。三个家系患者均表现为双下肢肌张力增高、腱反射活跃亢进、剪刀步态,且并未伴随其他疾病,临床特征表明三个家系患者均为单纯型痉挛性截瘫。通过致病基因连锁分析发现三个家系患者均与微卫星标记D2S367紧密连锁,且该位点上游2.05 Mb处存在一个已知的SPG4致病基因SPAST。随后对家系先证者SPAST 17个外显子及其内含子交界处进行Sanger测序,在该基因6号外显子处发现一个新的重复突变(c.985dupA)。利用高分辨率熔解技术对家系成员和100例正常人进行突变验证,发现患者均存在SPAST c.985dupA突变,而正常人未携带。该突变导致第329位编码甲硫氨酸的密码子发生改变(Met329Asn),并在突变位点后第3位出现提前终止密码子,产生约36kDa的截短spastin蛋白(p.Met329Asnfs*3)。Western blotting检测发现截短spastin蛋白表达明显高于野生型。进一步免疫荧光检测发现截短spastin蛋白与细胞中的微管均匀分布于核周围,形成环状;而野生型spastin蛋白及其细胞中的微管呈散点状分布于核周围和细胞质中。由该结果提示截短spastin蛋白可能丧失微管切割功能,未能将长微管切割成短片段进而无法参与细胞质中膜性细胞器再生、囊泡运输和神经元轴突伸长等,最终使轴突神经元等细胞变性死亡,导致痉挛性截瘫疾病的发生。该研究不仅拓宽SPAST基因突变谱,同时也为该疾病的分子致病机制研究和产前诊断奠定了理论基础。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R741
【图文】：

图 1.1 M1 亚型和 M87 亚型 spastin 蛋白二级结构模式图Figure 1.1 Schematic diagram of secondary structure of M1 and M87 spastin proteinSpastin 蛋白作为一种微管切割蛋白，不仅参与微管切割功能，同时也参与内质网细胞器形成、核内体囊泡运输和轴突发育等[41]。Spastin 蛋白将长微管切割成短微管调节微管的数量和迁移[42, 43]。枯草杆菌蛋白酶（subtilisin）通过水解微管 C 末端尾部α/β微管蛋白约20个左右氨基酸进而促进spastin蛋白和katanin蛋白切割微管[44]。目前关于 spastin 蛋白参与微管的切割主要存在以下两种理论：① Spastin 蛋白通过MTBD 结构域将组装的 spastin 蛋白六聚体锚定于微管上形成中心环，同时微管蛋白C 末端尾部被“拉入”至 spastin 蛋白中心环中，随后 ATP 酶激活从而导致微管启动子之间相互作用发生紊乱，进一步引发微管蛋白单体的移除，最终破坏微管[45, 46]。② Spastin 蛋白组装成六聚体并锚定于微管附近后，通过 ATP 水解的能量将带负电荷微管蛋白 C 末端穿过六聚体中心孔进而切割微管[47]。2010 年 Park 等[48]报道 M1

图 3.1 SPG-1 家系系谱图图中实心方块和实心圆圈分别代表男性和女性患者，空心方块和空心圆圈分别代表正常男性和正常女性，空心方块和空心圆圈内的数字表示人数。标有斜线的方块和圆圈表明该个体去世，标有问号的方块和圆圈代表症状未知者，V:6 和 V:7 为双胞胎，箭头所指为先证者。Figure 3.1 The pedigree structure of spastic paraplegia one family. In the figure, the soliblocks and circles represent male and female patients respectively, the hollow blocks ancircles indicate normal male and female respectively, and the numbers in the hollow

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本文编号：2733498