两种单基因遗传疾病致病基因的鉴定
第一部分：一个巴基斯坦综合征型智力障碍家系致病基因的鉴定 目的：通过体外细胞学实验和在体小鼠模型实验，对一个巴基斯坦综合征型智力障碍家系的候选突变位点（A基因C.270G＞Ap.90W*）的致病性进行鉴定。 方法： 1.提取患者和其同种族正常人的外周血RNA，反转录为cDNA，通过实时荧光定量PCR技术评估该候选突变对其mRNA表达的影响； 2.体外构建野生型和候选突变点的表达载体，转染入HEK293T细胞中，孵育24h后提取细胞的RNA，反转录为cDNA，通过实时荧光定量PCR技术评估该候选突变对其mRNA表达的影响； 3.将表达载体转染入HEK293T细胞中，孵育48h后提取细胞的蛋白，利用蛋白质免疫印记法评估该候选突变对其蛋白表达的影响； 4.通过候选基因和线粒体maker的免疫荧光共定位实验，验证候选突变基因的定位以及观察该候选突变基因是否会影响其表达部位； 5.在体外特异性的诱发A基因的沉默，将siRNA表达载体转染入HEK293T细胞中，观察HEK293T细胞中线粒体功能的变化； 6.利用Crispr/Cas9技术构建候选突变位点的小鼠模型，将杂合雌性和杂合雄性小鼠进行交配繁殖，对其后代的野生型小鼠、杂合型小鼠以及纯合型小鼠的数目进行统计学分析； 7.待小鼠生长至2月龄时，选取同窝同性别的小鼠进行行为学实验。评估其生长发育、认知功能、运动协调能力等。 结果： 1.患者和其同种族正常人外周血mRNA表达量的结果提示：和正常人相比，患者的mRNA的表达量明显减少； 2.实时荧光定量PCR结果提示：和野生型表达载体相比，突变型表达载体的mRNA表达量明显减少，和体内实验的结果一致； 3.蛋白质免疫印记的结果提示：和野生型表达载体相比，突变型表达载体的蛋白表达量也明显减少； 4.免疫荧光共定位的结果提示：和野生型表达载体相比，突变型表达载体中A基因也是和线粒体共定位的； 5.siRNA结果提示：未成功的在体外特异性的诱导A基因的沉默； 6.对杂合雌性与杂合雄性交配后代的统计发现：A基因+/+（野生型小鼠）:A基因+/-（杂合型小鼠）：A基因-/-（纯合型小鼠）的比值不符合孟德尔定律，A基因-/-（纯合型小鼠）的占比明显减少； 7.Crispr/Cas9定点突变小鼠模型的行为学实验结果：统计小鼠出生后一周的体重，野生型小鼠和纯合型小鼠之间没有统计学差异（p＞0.05）；水迷宫实验中，相比野生型小鼠，纯合型小鼠寻找可见平台和定向航行的潜伏期均明显延长（p＜0.05或p＜0.01）；在跳台实验中，相比于野生型小鼠，纯合型小鼠的潜伏期明显延长（p＜0.05或p＜0.01）；在悬挂实验中，纯合型小鼠与野生型小鼠之间没有差异（p＞0.05）；在旷场实验中，相比于野生型小鼠，纯合型小鼠在中央区的总路程和总时间明显减少（p＜0.05或p＜0.01）。 结论： 1.A基因突变型表达载体的mRNA和蛋白表达量均较野生型表达载体降低，提示候选突变位点（A基因C.270G＞Ap.90W*）为丧失功能突变； 2.免疫荧光共定位实验中突变型和野生型表达载体的A基因都是和线粒体共定位，提示该无义突变并不是通过影响基因的表达部位而致病； 3.Crispr/Cas9定点突变的小鼠模型中A基因-/-（纯合型小鼠）明显减少，提示纯合型小鼠存在不完全的胚胎致死； 4.水迷宫实验和跳台实验中纯合型小鼠的潜伏期明显延长，旷场实验中纯合型小鼠在中央区的总路程和总时间明显减少，提示纯合型小鼠表现出学习记忆能力减退、认知功能低下、协调运动能力减弱等，该小鼠模型可以进一步作为该智力障碍家系候选致病基因的遗传学和分子机制研究的模型。 第二部分：两个黑棘皮病家系致病突变的筛查 目的：通过全外显子组和一代测序实验，对2个黑棘皮病家系的致病基因进行鉴定。 方法：收集先证者及家庭成员的临床资料并采集外周血，提取基因组DNA，对先证者进行全外显子组测序，筛选出可疑致病位点后，用聚合酶链式反应和Sanger测序在家系成员和200名正常对照中进行验证。 结果： 1.本研究收集到两个黑棘皮病家系，两个先证者均表现为：从婴幼儿时期开始出现腋窝、腹股沟等褶皱部位皮肤的色素沉着、增厚、增粗，随着年龄的增长，上述皮损逐渐加深，最后呈天鹅绒样改变。两个家系均符合常染色体显性遗传模式。 2.全外显子高通量测序结果：两个家系的患者均存在FGFR3基因c.1955A＞C错义突变，该突变导致其编码蛋白的第652位氨基酸由赖氨酸变成苏氨酸（p.K652T）。 3.Sanger测序结果：在家系中的正常成员和200名健康对照志愿者中均未检测到相同突变。 4.致病性预测：该突变在ExAC、gnomAD_genome等公共数据库中未见报道,SIFT、Polyphen等软件均高度提示该氨基酸的改变可能致病。 结论：FGFR3基因c.1955A＞C错义突变是这两个黑棘皮病家系的病因，其机制可能是FGFR3LYS650激活了MAPK（影响角质化细胞的增殖）和PI3-K/Akt（影响表皮的扩张）等途径所致。
遗传疾病;A基因;无义突变;动物模型;黑棘皮病;成纤维细胞生长因子受体
广西医科大学
硕士
儿科学
张学
2019
中文
R714.55
2022-04-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）