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《暨南大学》 2017年
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Sandhoff病的临床诊断和分子机制研究

张文  
【摘要】:背景Sandhoff病是一种罕见的常染色体隐性遗传溶酶体贮积病,是由于氨基己糖苷酶β-亚单位基因(HEXB,OMIM 606873)突变导致氨基己糖苷酶A(Hexosaminidase A,Hex A)和氨基己糖苷酶B(Hexosaminidase,Hex B)均缺乏,GM2神经节苷脂沉积在中枢神经系统及体细胞的溶酶体内,从而引起一系列临床表现。目的探讨Sandhoff病的临床和HEXB基因突变特点,研究疾病表型和基因型的关系,揭示Sandhoff病的分子发病机制。方法回顾性分析2012年5月至2015年4月在我院就诊的一组Sandhoff病患者,从起病年龄、主要临床表现、头颅MRI检查、眼底检查等方面总结其临床特点;利用底物-荧光检测技术,测定外周血白细胞Hex A,Hex AB酶活性;从外周血白细胞中提取患者及其父母的基因组DNA,利用PCR和基因测序技术检测HEXB基因;针对基因分析结果进行家系分析;对新突变进行12个不同物种间氨基酸序列同源性分析,并使用软件进行致病性预测分析;以正常Hexβ亚单位的蛋白质晶体结构为基础,应用生物大分子结构模拟软件对突变位点进行三维结构分析,预测氨基酸的改变对酶蛋白功能的潜在影响。结果1.所有患者均呈现进行性神经系统发育倒退症状,白细胞Hex A和Hex AB酶活性显著降低。2.HEXB基因突变分析一共发现了7种突变,包含3种已知突(IVS12-26GA、p.Ile207Val、p.Thr209Ile)和4种新突变(p.Leu223Pro、p.Tyr463X、p.Pro468Profs X62、p.Gly549Arg),同时在启动子区检测到2种突变(c.-122del C和c.-126CT)可能与致病相关。3.家系分析提示患者2可能属于5号染色体的片段性父源性单亲二倍体遗传。4.生物信息学分析提示4种新突变具有致病性。新突变p.Tyr463X和p.Pro468Profs X62均引起终止密码子提前出现从而导致蛋白质合成提前终止,致病可能性大。对于另两种新突变p.Leu223Pro和p.Gly549Arg,蛋白序列同源性分析结果显示其突变位点氨基酸在多个物种中均高度保守;经软件预测分析提示这两种突变具有致病性。蛋白质晶体结构分析结果显示突变p.Thr209Ile引起第209号氨基酸位点与第236号色氨酸和第238号异亮氨酸的氢键消失,影响蛋白质的三级结构和正常功能;突变p.Gly549Arg将影响Hexβ亚单位形成二聚体从而降低酶活性,影响蛋白质的四级结构和正常功能;突变p.Ile207Val和p.Leu223Pro对蛋白质的结构影响较小,但是由于位于酶活化中心,故推测对蛋白质功能仍有一定影响;突变p.Tyr463X和p.Pro468Profs X62将引起蛋白质重要结构的缺失,将显著影响蛋白质的结构和功能。5.探讨疾病表型与基因型的关系提示突变IVS12-26GA可能与晚发型Sandhoff病相关;p.Thr209Ile和p.Pro468Profs X62突变可能与婴儿型Sandhoff病相关。结论本研究报道了一组Sandhoff病患者,包括1名青少年型和4名婴儿型,表现为不同程度的精神运动发育迟缓和倒退,Hex A和Hex AB酶活性显著降低。建立了本实验室Sandhoff病酶学诊断方法,利用底物-荧光检测技术,测定外周血白细胞Hex A,Hex AB酶活性,是诊断Sandhoff病的金标准。本研究使用PCR-DNA直接测序法对氨基己糖苷酶β-亚单位HEXB基因外显子及外显子-内含子交界部位进行检测,是有效的基因诊断方法。一共检出了7种突变,其中3种已知突变:IVS12-26GA、p.Ile207Val和p.Thr209Ile,4种新突变:p.Leu223Pro、p.Tyr463X、p.Pro468Profs X62和p.Gly549Arg。本研究丰富了HEXB基因突变谱。本研究利用氨基酸序列同源性分析、计算机软件、蛋白质晶体结构分析对新突变进行致病性预测,是新突变功能学研究的有效手段。本研究增强了对该病的认识,扩展了该病的疾病谱,丰富了该病的基因突变谱,研究该病表型与基因型关系,探讨其分子发病机制,有助于该病的诊断和治疗。
【学位授予单位】:暨南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R725.8

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