先天性白内障新致病基因的定位克隆及功能研究

先天性白内障是常见的致盲性眼病，约1/3与遗传缺陷有关，推测致病基因有30余个，已确定17个。我们收集了6个先天性白内障家系和302例散发病例DNA样本，其中1个涉及5代85人有17例患者的大家系，前期研究已排除17个已知基因和12个染色体区域，提示存在新的致病基因。本研究采用定位候选克隆策略，用Affymetrix SNP基因芯片进行全基因组扫描和连锁分析，确定候选区域后精细定位，对定位区域内候选基因进行突变检测，确定新的白内障致病基因，并在已收集的家系及病例中证实。在分离鉴定新基因的基础上进行功能分析，通过RT-PCR、免疫组化、Western blot、生物信息学等方法分析基因编码蛋白的定位和表达谱，初步探讨该基因突变导致白内障的分子机理。本研究有可能发现先天性白内障新基因，有助于阐明先天性白内障新的发病机制，并为基因诊断、遗传咨询、产前诊断和基因治疗奠定实验基础。

先天性白内障是常见的儿童致盲性眼病，约1/3与遗传缺陷有关，推测致病基因有30余个，已确定17个。我们在国家自然科学基金青年基金项目“先天性白内障新致病基因的定位克隆及功能研究”（30901652）的资助下，收集了多个先天性白内障家系，其中1个涉及5代85人有17例患者的大家系，前期研究已排除17个已知基因和12个染色体区域，提示存在新的致病基因。本研究采用定位候选克隆策略，用Affymetrix Human Mapping 500K Array芯片实验平台进行全基因组扫描和连锁分析，主要包括基因组DNA的酶切、连接、PCR扩增、扩增产物的片段化、生物素标记、芯片杂交反应、清洗染色扫描、数据处理和分析。对chr13q33-34(105,852,930-109,154,152)上分析显示，共有6个候选基因LIG4 ，MYR8，IRS2，COL4A1 ，COL4A2。DNA测序结果表明，所有病人的COL4A1基因的外显子31首个碱基上发生g. 133114 G>C（c.2345G>C）杂合突变，推测蛋白质氨基酸序列发生Gly782Ala突变，而有血缘正常人和家系中配偶均未见这一突变。Pvu II双酶切证实了DNA测序结果，同源性分析显示Gly782为一保守位点。COL4A1基因突变c.2345G>C尚未见文献报道。结果表明，本课题首次发现IV型胶原α1亚基COL4A1基因c.2345G>C（p.G782A）杂合突变是先天性白内障大家系的分子基础。首次发现COL4A1基因作为单纯性（非综合征）先天性白内障的致病基因，在此结果的基础上，我们提出晶状体基底膜缺陷和内质网应激信号通路变化两种假说，今后进一步研究COL4A1基因突变致先天性白内障的分子机制。本研究有助于阐明先天性白内障新的发病机制，并为基因诊断、遗传咨询、产前诊断和基因治疗奠定实验基础。本课题共发表SCI论文2篇，中文核心期刊论文16篇，培养硕士研究生5人，获科技奖励3项。