CYP17A1基因新变异在早发冠心病家系中的致病机制研究

Coronary heart disease is a multifactorial disease and its pathogenesis has not been fully elucidated up to date, but genetic factors play an important role in its pathogenesis. Previous studies have shown that familial premature coronary heart disease may be a single gene genetic disease. A large number of new genome-wide association studies (GWAS) confirmed that CYP17A1 genetic polymorphisms are associated with hypertension, coronary heart disease, and diabetes. Our previous studies not only demonstrated that the CYP17A1 gene polymorphism was associated with coronary heart disease in Xinjiang Uygur and Han population, but also identified a Ins / Del mutation on the exon 6 of the CYP17A1 gene, leading to premature stop codon, which results in a failure in subsequent protein translation, influencing the formation of P450C17 protein which was encoded by CYP17A1 gene . Further family linkage analysis showed that this novel mutation leading to premature coronary heart disease in a family, but the mechanism was still unknown. In this proposal, based on the previous study, further measures of cell biology, verification in populations and other premature coronary heart disease pedigrees ,animal models using different intervention and other means should be used to reveal the mechanism of the new variation of CYP17A1 gene in the development of premature coronary heart disease ，to identify susceptible populations，and to provide a theoretical basis for the individual intervention.

冠心病是一种多因素疾病，其发病机制尚未完全阐明，但遗传基因在其发病机制中具有重要作用。有研究显示家族性早发冠心病是一种单基因遗传病。新近大量全基因组关联研究（GWAS）证实CYP17A1基因多态性和高血压、冠心病以及糖尿病的易感性存在关联。我们前期的研究结果不但证实了CYP17A1基因多态性和新疆维吾尔族、汉族冠心病的易感性有关，而且鉴定出该基因位于第六外显子上的Ins/Del新变异，导致终止密码子提早出现，使后续翻译不能正常进行，形成结构不完整的蛋白，从而影响基因功能。进一步家系连锁分析显示，该突变是早发冠心病家系的致病突变，但具体机制不明。本项目拟在前期研究的基础上，通过人群及家系验证、细胞水平功能研究以及CYP17A1基因敲除小鼠模型等方法进行整体功能研究，以期揭示CYP17A1基因新的变异在早发冠心病发生发展中的作用及其机制，为早期识别易感人群，实现早期个体化干预奠定理论基础。

遗传性单基因心血管病是影响人类健康的重要疾病，单基因心血管疾病家系的收集与检测分析，对于整个家族的疾病管理具有重要意义。通过前期的家系连锁分析，我们鉴定出CYP17A1基因位于第六外显子上的Ins/Del新变异(命名为Y329X变异)，并证实该突变是该早发冠心病家系的致病突变，但具体机制不明。因此，本项目在前期研究的基础上，通过人群及家系验证、细胞水平功能研究以及CYP17A1基因敲除小鼠模型等方法进行了整体的功能研究。(1)通过人群及其他家系成员的扩增测序，研究结果证实该无义突变是罕见突变，MAF≤1%；在另一个冠心病家系中，筛查出了CYP17A1基因位于5’UTR区的功能变异，可能通过改变与转录因子的结合，而影响启动子的转录，进而对蛋白翻译产生影响。(2)在细胞水平上进行机制研究的结果显示：与野生型相比，Y329X的mRNA水平降低，翻译出一个新的，约40KD大小的截短蛋白，其蛋白表达含量同样显著下降。Y329X变异体更加不稳定、半衰期显著缩短，自我泛素化水平显著增强。通过免疫共沉淀银染,富集到有差异的条带，靶蛋白约35KD；该蛋白自身稳定的降低以及新的截短蛋白功能，可能导致CYP17A1编码的蛋白产生功能的缺失或损害。CO-IP的结果提示了可能存在的相互作用蛋白，为我们进一步研究CYP17A1参与动脉粥样硬化的可能机制提供了新的方向，也为新截短蛋白可能的功能提供了新的视角。(3)CYP17A1敲除小鼠，出现明显的空腹及餐后血糖升高，糖耐量受损，胰岛素抵抗，相应激素水平的改变，动脉粥样硬化程度明显加重。综合上述结果表明，CYP17A1基因除了参与经典的类固醇调控，可还参与血糖的代谢，当其发生突变或功能损害时，可能会通过多种途径共同参与冠状动脉粥样硬化的发生发展。通过以上的研究结果，揭示了CYP17A1基因新的变异在早发冠心病发生发展中的作用及其机制，为早期识别易感人群，实现早期个体化干预提供了理论基础。