近端指(趾)间关节粘连基因突变鉴定及功能研究

【作者】 曹丽华； 王述森； 姜莉； 罗阳；

【机构】 中国医科大学医学基因组学教研室；

【摘要】 目的短指（趾）（brachydactyly,BD）是肢端骨骼近远轴模式发育异常为主的先天畸形,由指（趾）骨和掌（跖）骨发育异常导致指（趾）缩短畸形。近端指（趾）间关节粘连（proximal symphalangism,SYM1, MIM 185800）以肢端骨骼融合和短指（趾）为主要表型,有时被认为是C型短指（趾）的一部分,致病基因是NOG或GDF5。本研究通过STR连锁分析和DNA测序鉴定一个SYM1家系致病基因改变并利用Western Blot对突变蛋白的二聚化和分泌功能进行初步研究。方法SYM1家系4代15人,现存受累者5人,经家系成员知情同意后采集8名家系成员外周血,提取基因组DNA。PCR法扩增STR进行变性聚丙烯酰胺凝胶电泳及银染,经单体型分析后PCR扩增候选基因外显子区进行DNA测序,对突变位点进行RFLP（restriction fragment length polymorphism）验证。利用Western Blot检测突变是否影响蛋白二聚体形成和分泌到细胞外。结果该家系受累者双手2-5指近端指间关节处皮肤纹理消失,提示关节融合;融合的指骨短;X光片所见中节指骨缩短,近端指间关节融合,小指屈指;双足2-5趾近端趾间关节融合、缩短。双侧跗骨间关节多处骨性融合,导致跗骨和跖骨排列关系改变,双侧扁平足,临床表型符合SYM1特征。单体型分析结果显示该家系中的5名患者在20q11.2区域存在单体型共享,DNA测序检测到GDF5基因杂合错义突变c.1118T>G （p.L373R）,该突变导致GDF5蛋白前结构域373位氨基酸由亮氨酸变为精氨酸。Western Blot结果表明GDF5^L373R突变蛋白可以经前蛋白转化酶水解为成熟GDF5蛋白并形成二聚体分泌到细胞外。结论GDF5基因突变c.1118T>G（p.L373R）为该SYM1家系的致病原因,GDF5^L373R突变体可以二聚化并分泌至细胞外。更多还原