先天性核性白内障家系的疾病相关候选基因定位及功能研究

发布时间：2018-03-16 10:51

  本文选题：先天性白内障　切入点：基因突变　出处：《浙江大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：目的： 先天性白内障是是目前世界范围内儿童盲的主要原因。约半数的儿童先天性白内障是由遗传因素决定的。本研究旨在报道一个先天性核性白内障的中国家系,对其进行疾病相关候选基因定位及功能研究。 方法： 本实验研究一个在浙江大学附属第二医院眼科中心收集的先天性白内障家系。对该家系成员进行详细的病史调查和眼科检查,包括视力、裂隙灯、散瞳眼底、眼压、角膜曲率、角膜地形图、OCT和A/B超检查等。采集该家系的患者、健康成员和100名正常对照者的外周静脉血,提取基因组DNA。聚合酶链反应(PCR)扩增相关的候选基因的全部编码区域及内含子、外显子交界区五十个碱基对以上区域。扩增产物双向测序,并进行序列分析。借助SIFT,PolyPhen-2和Condel等生物信息学方法对蛋白质的结构和功能进行分析。通过PCR方法从人眼cDNA文库中完整克隆出aA晶状体蛋白的编码序列,采用pET21b和pEGFP-C3质粒分别构建原核及真核的野生型(CRYAAwt-pET21b、CRYAAwt-pEGFP-C3)及突变型(CRYAAmut-pET21b、CRYAAmut-pEGFP-C3) αA晶状体蛋白表达质粒。通过生物化学和生物物理学方法对纯化后的目标蛋白进行研究,检测突变前后目标蛋白的理化特性变化情况。使用野生型及突变型的真核表达质粒转染HeLa细胞,观察蛋白在细胞内的定位以及聚集情况。 结果： 家系中患者白内障表型为核性网状浑浊,不伴其他眼部及系统性疾病。该家系的疾病遗传方式为常染色体显性遗传。检测候选基因发现了一个发生在CRYAA基因编码区的第161位碱基由鸟嘌呤变为胸腺嘧啶(c.161GT)的杂合改变,该变化导致了一个高度保守的精氨酸密码子变为亮氨酸密码子(p.R54L).该碱基改变在家系中共分离,而不存在于对照组100名中国汉族健康者。PolyPhen-2及Condel提示p.R54L突变为可能影响蛋白质结构和功能的有意义的突变。 我们发现p.R54L突变蛋白通过增大其寡聚体大小从而影响其四级构象。p.R54L突变使αA晶状体蛋白色氨酸内源性荧光的溶解暴露增加,外源ANS荧光减少,并且降低了该蛋白的分子伴侣活性。通过瞬时转染CRYAAwt-pEGFP-C3、 CRYAAmut-pEGFP-C3质粒,在HeLa细胞中过表达野生型及突变型蛋白后发现突变蛋白有明显的聚集现象,这可能与其分子伴侣活性降低相关,说明分子伴侣活性减低很可能是该突变导致先天性白内障的原因。 结论： 本研究发现了与核性先天性白内障相关的CRYAA基因错义突变(c.161GT, p.R54L),证实αA晶状体蛋白R54L突变可导致其理化性质及分子伴侣活性改变及蛋白胞质内聚集。本研究拓展了现有的先天性白内障的表型谱,强调了N端对于调控αA晶状体蛋白寡聚体大小及分子伴侣功能的重要性,揭示了αA晶状体蛋白突变导致先天性白内障发病的机制,为先天性白内障的预防和基因治疗提供理论基础。
[Abstract]:Objective:
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本文编号：1619604