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《中国医科大学》 2007年
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遗传性对称性色素异常症致病基因突变体功能研究以及遗传性少毛症的致病基因定位与突变筛查

刘扬  
【摘要】: 遗传性对称性色素异常症(MIM 127400)是由ADAR1基因突变引起的一种皮肤性疾病。到目前为止,已有超过40个ADAR1基因的突变被检测到。我们先前曾在两个中国遗传性对称性色素异常症家系中报道过两例ADAR1基因的新生突变,分别为无义突变p.513x和错义突变p.R916W。虽然已有许多遗传性对称性色素异常症突变的报道,但其发病机制仍不明了。 爪蟾卵实验表明,双链RNA特异性腺苷脱氨酶(ADAR)在发育过程中调控双链RNA(dsRNA)的解旋活性。它能将dsRNA中的腺嘌呤转化为次黄嘌呤,从而导致dsRNA的不稳定。ADAR1的RNA修饰活性对许多功能都十分重要,尤其是对作为大脑中L-谷氨酸神经递质通路的谷氨酸受体转录产物具有位点特异性RNA编辑作用。ADAR1可以编辑RNA病毒的基因组,这可能是用来抵御那些高突变频率的病毒的侵害。 作为一个高度保守的基因,ADAR1在很多生物过程中都发挥着重要的作用。它可以编辑mRNA前体,使腺嘌呤脱氨基后转变为次黄嘌呤。这种对RNA的编辑作用可以发生在不同区域和位置上。编辑编码区,可以导致编码序列的改变,从而改变基因表达产物的功能;而编辑非编码区,主要是内含子和3’UTR区,则可以影响mRNA的剪切、翻译和稳定性。 目的 近年来发现,ADAR1在体内不是以单体形式存在的,而是形成同源二聚物后才能发挥其编辑酶的活性。我们以前发现的ADAR1编码区的两个无义突变,导致了无义突变介导的mRNA降解,而使有功能的ADAR1在体内的数量减半,造成单倍体不足而导致DSH疾病的发生。因此,这些突变对ADAR1同源二聚物形成所造成的影响很可能对了解DSH疾病的表型与基因型的关系是一个关键。 本实验即应用酵母双杂交和哺乳动物双杂交的方法,研究野生型双链特异型RNA腺苷脱氨基酶ADARl蛋白(ADAR1~(WT))与一个中国DSH家系中的错义突变产生的突变体R916W(ADAR1~(R916W))之间的相互作用,从而探讨ADAR1基因错义突变在遗传性对称性色素异常症中的分子致病机制。 方法 我们通过RT-PCR方法从患者外周血白细胞中获得含ADAR1基因R916W突变的全长cDNA,将野生型和突变型全长cDNA分别克隆到相关质粒载体上,利用Matchmaker~(TM) GAL4酵母双杂交系统3和CheckMate~(TM)哺乳动物双杂交系分别在酵母和HeLa细胞中检测蛋白单体间的相互作用。 结果 我们发现在酵母细胞中,外源基因不能正确表达,未能检测到野生型-野生型ADAR1蛋白及野生型-突变体ADAR1蛋白间的相互作用;在哺乳动物双杂交系统中,与对照细胞相比,pBIND-ADAR1~(WT)和pACT-ADAR1~(WT)共转染的HeLa细胞中荧光素相对活性显著升高(P<0.05);与共转染pBIND-ADAR1~(WT)和pACT-ADAR1~(WT)的HeLa细胞比较,pBIND-ADAR1~(R916W)和pACT-ADAR1~(WT)共转染的细胞中荧光素相对活性明显降低(P<0.05),为前者的66%。 结论 我们通过分子生物学的方法,在哺乳动物细胞中检测到ADAR1~(WT)自身相互作用,并且首次阐明了ADAR1~(WT)和ADAR1~(R916W)突变体蛋白相互作用存在,但作用强度明显减弱。 遗传性少毛症(Mari Unna hereditary hypotrichosis MUHH,MIM 146550)是一种少见的常染色体显性遗传病,在大多数的遗传性少毛症家系中,受累患者常表现为无体毛、眉毛、睫毛等,除了毛发缺失,并不伴随有其他疾病。光学显微镜下可见患者的毛发厚,不规则,并且卷曲。 现在有很多关于MUHH的分子遗传学机制的研究。在荷兰的一个遗传性少毛症的大家系中,应用全基因组扫描技术以及微卫星标记D8S258和D8S298将MUHH定位在8号染色体短臂2区一带和2区二带之间的2.4厘摩的范围内。这个定位结果已经得到了其他相关遗传学研究的认可并进一步缩小了定位区域。 目的 由于MUHH的定位区域范围,包含了一个与小鼠毛发缺乏症相关的hairless基因高度同源的HR基因,并且这个基因恰好是与隐性秃发疾病密切相关,因此,我们目前工作的重点是对HR基因进行全面筛查。 本实验对一中国Made Unna遗传性少毛症家系,运用生物信息学的方法,在基因组上选取微卫星标记,应用两点连锁分析,对该病的致病基因进行精细定位。依据基因组的定位范围,选取候选基因,并筛查出该病的致病基因。 方法 我们用覆盖8p21的4个微卫星标记对家系进行局部基因组定位,利用Linkage软件(MLink)进行连锁和单倍型分析,计算出LOD值。通过PCR和测序的方法,对候选基因HR和RAI16的所有外显子进行扩增和测序。对测序发现的突变,应用酶切的方法对家系所有成员以及80个正常人进行突变鉴定。结果显示,当MUHH呈常染色体显性模式遗传、外显率为99.9%时,在8号染色体上微卫星标记D8S1733处获得的LOD值为3.14(θ=0.00)。对候选基因HR和RAI16的所有外显子进行PCR测序。 结果 结果显示,在RAI16基因的外显子中,并未发现任何碱基改变;而在HR基因第七外显子处存在一个G2014T的碱基替换。随后进行的酶切验证中,在家系所有正常人中并未发现此类突变,而在80个无关正常个体中发现了5例,检出率为6.25%。 结论 我们通过对一个中国MUHH家系进行两点连锁分析,将该致病基因定位在常染色体8p21区域内,并且排除了在此家系中,HR和RAI16两个候选基因所有外显子的碱基改变为致病突变的可能性。
【学位授予单位】:中国医科大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:R758.5

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