一个新的先天性白内障候选基因- - RPUSD2生物学功能及分子机制研究

Genetic factors caused a major cause of congenital cataracts A four-generation family presenting with autosomal dominant congenital cataracts was ascertained from our department. In this family, total 26 family members, among them, 12 were affected, 6 males and 6 females, After pedigree analysis, it is conform to autosomal dominant inheritance. Using exome sequencing, our preliminary results demonstrated that a missense mutation F528V in RPUSD2 gene cosegregated with the phenotype, in silico analysis showed 528F if highly conserved across species. To elucidate the gene function and molecular mechanisms of RPUSD2 in the pathogenesis of congenital cataract, in vivo and in vitro studies will be performed in this proposed project.

遗传因素是造成先天性白内障的主要病因之一。我们在山东菏泽地区发现一先天性白内障家系（4代26人，直系血亲17人），共12例患者，其中男患者6例，家系中每一代成员均有发病，家族中无近亲婚配记录；有2例伴有眼球震颤，患者全身及眼部除白内障外无其他异常，推测为单基因控制的疾病，符合常染色体显性遗传。经外显子组测序和验证后，我们发现:在RPUSD2基因编码序列中第528位的氨基酸由F（苯丙氨酸）变为V（缬氨酸），从而使蛋白质缺少了一个苯环结构，对蛋白结构或功能的潜在影响很大。序列保守性分析表明，从斑马鱼、大鼠、小鼠到人，528F在进化中是高度保守的。在此基础上，拟通过突变验证、连锁分析、同源基因序列保守性分析、蛋白结构预测以及通过构建转基因小鼠进行模式动物的功能验证研究，明确其亚细胞器定位，研究RPUSD2基因的功能及参与的信号通路，进而全面研究这一全新候选致病基因的生物学功能。

我们对山东菏泽地区发现的一先天性白内障家系，通过外显子测序和PCR检测定位了其致病基因：CRYGD基因，突变类型为P24T，从脯氨酸变为苏氨酸；通过构建转基因小鼠进行模式动物的功能验证研究发现：人类CRYGD蛋白序列中P->T突变位于第24位氨基酸，该位点在小鼠中非保守，对应为Ser（S），故无法实现在与人类突变完全一致的点突变小鼠模型。课题组试图分别构建S24P和S24T两种点突变小鼠，分别对应健康人类个体与患病人类个体，比较这两个品系小鼠的发病情况与基因表达差异，结果没有成功。我们收集了人全身各种组织（晶状体囊膜、角膜上皮、视网膜、巩膜、角膜基质、皮肤、神经组织、骨骼、肌肉、血管、胃、肝、肺），设计了目标基因特异的引物，以各个组织的全cDNA作为模板发现：CRYGD基因具有眼部细胞的特异性表达。由此确定CRYGD基因的第二外显子的第60位碱基处C/A的非同义突变导致氨基酸的改变P->T，是该家系白内障遗传病的致病原因。