三例遗传性白内障家系的分子诊断

【作者】 郑芳； 刘媛媛； 陈强； 饶艳； EMILY；

【机构】 武汉大学中南医院；

【摘要】 先天性白内障是儿童常见的致盲眼病,可以是家族聚集或散发,可以是单眼或双眼发病,可以伴眼部或全身其他先天性异常,也可以只表现为晶状体混浊,其中遗传性单纯性(非综合征性)白内障占绝大多数。遗传性白内障的遗传方式有常染色体显性遗传(autosomal dominance,AD),常染色体隐性遗传(autosomal recessive,AR)以及X连锁隐性遗传(X-linked recessive, XR)等,多为单基因显性遗传。在临床工作中,我们随访到湖北地区三个先天性遗传性白内障大家系,均呈常染色体显性遗传,分别命名为ADCC-1、ADCC-2、ADCC-3。ADCC-1家系成员涉及四代73人,其中先天性白内障患者20人,正常人53人。家系中受累者均为双眼同时发病,表现为粉尘状白内障。据家系中患病成员回忆,在7岁学龄期左右开始出现视物的异常,视力逐渐下降,不伴有其他先天异常。通过对遗传性白内障致病基因的分析,发现家系中所有患者均携带有缝隙连接蛋白Cx50基因氨基酸保守区的突变,而这个突变不存在于正常对照中,这一个C/T的碱基突变导致了Cx50氨基酸序列276位丝氨酸至苯丙氨酸(S/F)的改变。同时利用生物信息学的方法,预测突变蛋白质的二级结构,发现突变蛋白发生明显的二级结构变化。采用激光共聚焦显微镜,观察突变型Cx50和野生突变杂合型Cx50与野生型Cx50在Hela细胞中的定位,发现突变型Cx50和野生突变杂合型Cx50与野生型Cx50均定位于细胞膜上,呈斑片状分布,无明显定位差异。通过对ADCC-2家系进行基因筛查发现在该(四代共23人,患者9人)常染色体显性遗传的核性白内障家系中发现了一个位于CRYAB基因上的R11H新突变。将人αB-晶状体蛋白基因成功地克隆到的原核表达载体pET 28a(+)上并表达出相应大小的目的蛋白,蛋白以可溶性形式表达。通过Ni-NTA纯化出重组表达的αB-晶状体蛋白。Western Blot结果显示所表达的αB-晶状体蛋白能够特异性地与相应抗体结合。圆二色光谱、内部色氨酸荧光光谱分析表明R11H突变导致了αB-晶状体蛋白构象和结构的改变。疏水性分析表明突变型表面疏水性增加。分子伴侣活性测定显示突变型蛋白分子伴侣活性下降。细胞实验表明突变型蛋白在细胞核和胞浆均有分布,而野生型蛋白主要在胞浆分布。说明αB-晶状体蛋白R11H突变导致其结构变化,分子伴侣功能的下降和在细胞内的分布异常,这些改变可能是促使白内障发生的原因。ADCC-3家系成员25人(包括患者11人,非患者14人)发现CRYBB1基因上第六外显子的一个新的终止突变Q227X,蛋白二级和三级结构预测异常。功能分析正在进行中。更多还原