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目的: 1.收集全国各地的Leber遗传性视神经病变家系和健康正常对照者,然后建立临床和家系资料以及分子遗传学资料数据库。 2.对Leber遗传性视神经病变患者的线粒体ATPase6基因变异进行筛查,并绘制该基因的突变频谱。 3.探讨线粒体ATPase6基因变异对Leber遗传性视神经病变发生与发展的影响。 方法: 1.通过与北京中医药大学东方眼科医院、中国中医科学院眼科医院、河北邢台眼科医院和温州医科大学附属眼视光医院合作,以及全国其它医院送过来的家系,构建视神经萎缩病变家系的各地收集网络。首先经所有受试者同意和温州医科大学伦理道德委员会的许可,再签署相应的知情同意书后,最后采集外周静脉(肘静脉)血样3~5mL,并收集临床和家系详细资料(其中包括用Cyrillic软件绘制系图)。 2.对受试对象(包括患者和正常对照)进行详细具体的眼科临床检查,包括检测视力(应用标准国际对数视力表),色觉检查(应用俞自萍色觉图),视野检查(应用Humphrey视野计),VEP(应用德国罗兰电生理仪)以及拍摄眼底(应用佳能眼底数码彩照)。 3.用经典的酚-氯仿抽提法或DNA提取试剂盒法提取全基因组DNA(包含mtDNA)并以其作为PCR扩增模板,对先证者及家系母系成员原发突变G11778A、G3460A和T14484C所在的3个区域进行PCR扩增,对PCR产物进行纯化后,最后应用自动测序仪进行测序。 4.为了更进一步分析探讨线粒体突变ATPase6在LHON发病过程中的作用和影响,使用相对应的引物对618个先证者和359个正常对照者的mtDNAATPase6序列进行PCR目的条带扩增、纯化和测序。对先证者线粒体ATPase6基因进行PCR扩增,对PCR产物进行纯化后,最后应用自动测序仪进行测序。 5.使用生物软件(包括DNAStar5.0、Chromas2.24、Clustal X1.83等)对测序结果与剑桥序列进行比对分析,寻找ATPase6线粒体基因变异位点,通过密码子表确定编码的氨基酸是否改变。 6.计算线粒体ATPase6基因中各位点的变异频率,绘制该地区Leber遗传性视神经病变患者线粒体ATPase6基因的突变频谱。 7.采用Clustal X1.81软件和相关的蛋白质数据库,分析线粒体ATPase6基因变异位点的保守性和氨基酸改变情况;Predictprotein在线蛋白质二级结构预测软件预测线粒体ATPase6基因变异对其蛋白质二级结构的影响;PolyPhen-2和SIFT蛋白功能预测软件预测线粒体ATPase6基因变异对其亚基功能性的影响,并用统计学的方法探讨线粒体ATPase6基因变异与Leber遗传性视神经病变的相关性。 8.综合评估可能与Leber遗传性视神经病变相关的线粒体ATPase6基因变异 结果: 1.本研究对618例Leber遗传性视神经病变患者进行线粒体ATPase6基因的扩增和测序分析,共发现98个变异。 2.采用PredictProtein软件预测病例组中的错义突变能否改变线粒体ATPase6蛋白二级结构,结果表明在病例组中未发现对蛋白二级结构产生较大影响的变异位点。 3.SIFT和PolyPhen-2蛋白功能预测软件检测结果表明A8530G、A8563G、T8821G、G8921A、T8972A、T9017C、G9025A、T9038C、C9099A、T9119C、G9145A和A9181G变异可能对线粒体ATPase6亚基造成功能性的损害。 4.在病例组中共筛查到98处变异,变异发生频率为14.39×10-2/bp;在对照组中共发现62处变异,变异发生频率为6.32×10-2/bp。且经x2检验,P值=0.002<0.05,即病例组和对照组的基因变异频率存在显著差异,具有统计学意义。 结论: 1.在618例LHON患者的线粒体ATPase6基因中检测出大量的变异位点,其中大多数是线粒体DNA的多态性位点,但是部分位点可能增强了LHON的发生。 2.线粒体ATPase6基因中高度保守的错义突变可能会影响复合体V的功能,损伤线粒体的氧化磷酸化功能,可能Leber遗传性视神经病变的发生发展过程。 3.病例组中线粒体ATPase6基因的变异频率高于对照组,这表明线粒体ATPase6基因变异可能与Leber遗传性视神经病变相关。 4.本研究为LHON的后续研究提供一定的工作基础。