先天性白内障是指出生后第一年发生的晶状体部分或全部混浊。我国群体发病率为0.05％，在欧美国家儿童发病率为0.01-0.06％，新生儿发病率为0.022-0.0249％。先天性白内障占儿童失明原因的第二位，全世界约10％盲童因而致盲。遗传和宫内感染等诸多因素都可引起先天性白内障。遗传性白内障占先天性白内障的比例可达25％。先天性白内障具有明显的临床和基因异质性，临床上先天性白内障可表现为核性、前极、后极等形态各异的晶状体混浊。从遗传学角度，先天性白内障又可表现为常染色体显性遗传，常染色体隐性遗传和伴性连锁遗传。除此之外，一些先天性白内障还可合并其他系统的疾患，以综合征的形式表现出来。　　先天性白内障无论从临床表现还是从遗传基因角度均存在明显的异质性，这种异质性表现为不同致病基因决定同一临床表型，而同一基因的相同突变却可引起不同的疾病表型。正是由于这种异质性的存在，表型与基因型之间的关系又是有限的，每种致病基因突变所导致的白内障占全部遗传性白内障的比例都很小，所以目前仍有多个未知致病基因有待发现，先天性白内障的临床及分子发病机制尚未完全了解。　　论文的第一部分我们通过基因序列分析的方法对一个常染色体显性遗传的先天性白内障家系进行突变筛查，对家系患者进行详细的临床检查，排除眼部及仝身其他疾患。提取家系成员外周血DNA，根据家系特征性的前极Y字缝晶体核性混浊的临床表型，对与该临床表型关系最为密切的致病基因CRYGD，CRYGC，设计相关引物，经PCR扩增目的条带后，直接测序。结果在CRYGD基因第3外显子第452碱基处发现了插入突变，c.452InsGACT，插入的四个碱基直接导致了碱基的移码，编码的相应蛋白第151位酪氨酸变为终止密码，蛋白转录的提前终止。根据SNP数据库，排除单核苷酸多态性。检索人类基因突变数据库(http://www.hgmd.cf.ac.uk/ac/index.php)，确定此改变为CRYGD基因未见报道的新突变。对家系内所有成员以及100个无关健康个体进行验证，结果表明所有健康个体均不携带该突变，明确了基因型和临床表型之间的关系。迄今为止，关于CRYGD基因的相关报道大多数为单碱基的错义突变（包括R15C，P24T，R37S，R59H，E107A，W157X等），目前仅有一例报道为单碱基的缺失造成移码突变(G165fs)。我们的研究第一次发现了因为CR YGD基因的碱基插入所导致的移码突变。为先天性白内障的基因诊断提供依据。　　论文的第二部分在发现家系致病基因CRYGD Tyr151X的基础上，运用克隆技术，利用人类多组织cDNA文库卵巢组织，克隆CRYGD的野生型质粒。利用PCR介导的定点突变技术，克隆突变型质粒。在完成表达载体构建后，对重组表达载体进行了测序，测序的结果显示野生型和突变型重组表达载体都表达成功，这为分析突变所致白内障分子机理的研究提供了基础。利用Swiss-modelSoftware(Version3.7)、 Expasy、Radar等网络蛋白质软件，分析CRYGD基因突变型和野生型，把野生型和突变型的DNA序列信息分析的源头，利用基因组编码区的信息进行蛋白质空间结构的模拟和蛋白质功能的预测。可能从以下几个方面的变化，导致白内障的发生:1、突变后等电点的变化影响晶状体细胞内的PH值。生理条件下晶状体细胞内PH值为7.0，野生型的CRYGD等电点也为7.0，这意味着CRYGD蛋白将不带电荷，均匀的分布在晶状体纤维细胞中，从而保持晶状体的透明性;突变后，等电点下降为6.05，影响晶状体蛋白电荷性质，蛋白质间异常的静电作用，可能会使其相互聚集，产生沉淀，影响晶状体蛋白的正常排列，导致白内障的产生。2、功能结构域变短突变使转录提前终止，第四个晶体结构蛋白Greek Key序列129-171提前终止，缺失24个氨基酸，整个CRYGD蛋白质的功能结构域变短，可能影响到蛋白质的正确折叠。3、蛋白质的内部的重复性的变化目前认为蛋白质内部重复片段在蛋白质序列进化的过程中具有重要意义，许多大的蛋白质通过内部复制进行进化，所以蛋白质内部的重复性与其功能和内部结构单位相关。Tyr151X突变使得蛋白质的内部的重复性发生改变，可能进而影响到蛋白质的功能。4、蛋白质的三级结构变化将CRYGD及其突变序列分别输入Swiss-model，数据库将序列与蛋白质结构数据库中的蛋白质三维结构进行匹配，输回三维图像。从三维结构上看，突变后该蛋白缺失了一个alpha螺旋和一段beta折叠，属于非常剧烈的突变。可以预计突变后立体结构不稳定，很可能生物学功能也将丧失。　　为了进一步研究CRYGD基因突变导致先天性白内障的分子机制，论文的第三部分中运用基因工程技术，在真核细胞中分别表达外源性CRYGD正常和突变型质粒，对其蛋白的表达定位和抗凋亡功能等进行研究，结果显示，野生型CRYGD蛋白在胞浆和细胞核中均有表达，突变型CRYGD蛋白在细胞核中表达且分布得很不均匀，呈颗粒聚积状态。流式细胞仪检测结果显示，转染突变型质粒的293T细胞更容易凋亡。在Western Blot实验中野生型细胞蛋白全部在裂解的细胞上清中表达，而沉淀物中未见任何表达，而突变型只有少部分在裂解的细胞上清中表达，大部分在沉淀物中表达;野生型所表达的蛋白片段大小基本与CRYGD大小一致，而突变型所表达的蛋白片段有所变小;提示突变可能使基因的转录提前终止，CRYGD蛋白变小，溶解度降低。　　研究结果表明：　　1、在对一常染色体显性遗传Y字缝型先天性白内障家系的致病基因研究中发现了CRYGD基因的一个新的突变位点——Tyr151X。这是迄今为止有关CRYGD基因所致突变中唯一的插入所导致的移码突变。　　2、成功构建了CRYGD基凶的野生型和突变型质粒，在对它们的生物信息分析中发现突变型的CRYGD蛋白的等电点及氨基酸序列改变显著、蛋白的功能结构域变短、构象变得简单、蛋白质内部重复性发生改变，进而影响到蛋白质的功能。　　3、利用构建的质粒转染真核细胞对蛋白质功能的深入研究中我们发现，突变型的CRYGD蛋白只在细胞核中表达，并呈颗粒聚集状态，细胞更易发生凋亡，并且因为截短蛋白的产生，导致蛋白溶解度的降低，是该突变导致先天性白内障发生的可能的分子机制。