脊髓小腦共濟性失調2型的修飾基因變異及自然選擇對ATXN2基因的影響.pdf

1、本研究室收集到一個表型為帕金森氏病的大家系,臨床資料初步診斷為呈常染色體顯性遺傳模式的帕金森氏病家系。前期對此家系進行的研究排除了以往文獻報道過的常染色體顯性遺傳的帕金森病致病基因,并采用基因芯片的方法對研究家系進行了全基因組掃描,最后在患者基因組候選區(qū)域內將致病基因定位為12號染色體上的ATXN2基因,確定該家系為脊髓小腦共濟性失調2型(spinocerebellar ataxiatype2,SCA2)家系。
　　 SCA2是

2、一種由ATXN2基因第一外顯子中的CAG三核苷酸擴展突變導致的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病,發(fā)病時嚴重影響正常的感覺、運動控制功能。由于本家系病人表現(xiàn)出和普通SCA2病人不同的臨床癥狀,并且對左旋多巴胺(L-Dopa)的治療敏感,因而在本研究中,我們應用前期全基因組掃描的數(shù)據(jù),按照所收集家系的臨床資料對疾病表型模式進行設定,重新計算了連鎖值。結果發(fā)現(xiàn)有兩處連鎖分數(shù)值(log ofthe odds,LOD)大于3:一處在5號染色體上,另一處在12號

3、染色體上的峰對應的就是本家系的致病基因ATXN2。根據(jù)以上結果,我們對5號染色體的定位區(qū)域進行了單倍型構建及分析,進而觀察到所有現(xiàn)在已經(jīng)確定發(fā)病的病人基本都享有同樣一條單倍型,即3322323單倍型。據(jù)此推測可能在5號染色體上這一定位區(qū)域存在一個修飾基因,使此家系的發(fā)病癥狀偏向于帕金森氏病,并且讓發(fā)病年齡提前。我們用測序的方法,對所定位區(qū)域內的5個修飾基因候選者——ENC1,HEXB,SV2C,GFM2以及HOMER1進行研究,從而尋找

4、修飾基因的存在,用以分析探討此修飾基因怎樣使SCA2病人臨床癥狀發(fā)生改變,并使本研究家系成員對多巴胺敏感的原因。檢測結果顯示,在HEXB基因第五外顯子上存在一處第207位氨基酸ATT/GTT錯義突變,從本研究家系測序結果分布看來,所有的病人都帶有A等位基因；在ENC1的5’-UTR區(qū)發(fā)現(xiàn)一A/G突變以及在其外顯子的分段測序中檢到兩處同義突變(分別為絲氨酸、賴氨酸同義突變),據(jù)家系中5’-UTR區(qū)測序結果看來,絕大部分病人都帶有A等位基因

5、。而其余三個基因均未觀察到突變。根據(jù)以上結果分析,我們認為HEXB基因的錯義突變?yōu)楸狙芯繉ふ业男揎椈蜃儺惖目赡苄暂^大。由于各個基因間相互作用的關系非常復雜,修飾基因的突變位點可能與其他位點連鎖共同作用,基因的同義突變也可能影響轉錄后的剪接、加工及蛋白表達量進而影響疾病表型,或者存在其他未經(jīng)鑒定的復雜作用過程或基因,這些功能上的作用及機制需要進一步闡明。
　　 有研究認為帕金森表型的出現(xiàn)和ATXN2基因CAG重復中CAA三核苷酸

6、插入出現(xiàn)的頻率有關,我們通過對本家系中致病基因序列的測定,對其關聯(lián)性加以驗證。在本家系的病人中檢測到ATXN2基因CAG重復序列中僅有一個CAA插入,與文獻報道的病人CAA插入次數(shù)越多表型就越偏向帕金森病不一致,提示可能存在其他因素對本家系產(chǎn)生影響,使之對左旋多巴敏感。因此,本研究選取6個正常民族群體,對其ATXN2基因的CAG重復序列是否受到選擇的作用進行研究,以期闡明致病基因的作用機制及其與自然選擇的關系。
　　 我們對所有

7、樣本染色體的CAG重復序列進行了測序。進行中性檢測后發(fā)現(xiàn),在除了回族群體以外的5個民族群體中,Tajima's D值顯示了顯著性的負值,提示可能受到正向選擇的作用。回族群體的中性檢測值僅顯示為負值,未達到顯著性。根據(jù)該位點周圍8個SNP的分型結果構建單倍型進行分析,也顯示核心單倍型達到了很高的頻率,并在一個較大的區(qū)域內顯示了強連鎖不平衡(linkage disequilibrium,LD)。這些都是5個民族群體中正向選擇的特征。我們認為