新的家族性房颤致病基因的定位克隆与功能研究

心房颤动是临床上最常见的心律失常，可显著增加患者的病残率和病死率，遗传缺陷是其发生的重要原因之一。本研究拟在已经初步建立并将继续得到充实的家族性房颤遗传资源库的基础上，借助生物信息学、临床医学及分子遗传学等知识, 遴选候选基因直接进行PCR-测序筛查,或通过微卫星标记全基因组扫描、基因分型和连锁分析先进行基因定位，再通过区域候选基因分析或结构特征分析及外显子捕获等方法确定候选或克隆新的基因并对其进行测序筛查，以期发现新的家族性房颤致病基因。将该基因亚克隆到适当的表达载体，转染工具细胞，应用膜片钳或其它适当方法研究突变蛋白的功能特性，借助激光共聚焦显微镜等分析突变蛋白的胞浆运输和亚细胞定位情况，在细胞水平揭示该基因的致病机制；通过显微注射受精卵建立转基因动物模型，在整体水平研究该基因的作用机制。这不仅有助于房颤的预防咨询、早期诊断和基因特异性治疗，也将为研发治疗房颤的特效药物提供新的靶标。

遗传缺陷是特发性房颤的重要病因。本研究运用定位候选基因策略，识别出了一个新的家族性长QT综合症合并房颤致病基因Kir3.4。Kir3.4基因G387R 突变使Kir3.4编码的离子通道蛋白的胞内运输和亚细胞分布异常，致使心肌细胞膜上的G蛋白门控钾离子通道数量显著减少，IKAch电流显著减小，使心肌细胞复极延长，从而导致QT延长和房颤。运用直接候选基因策略，识别出了多个新的房颤致病基因，包括GATA4、GATA5、GATA6、NKX2-5和PITX2c。功能分析显示这些基因的功能缺失性突变可以导致房颤。这些基因均编码心脏转录因子，在心血管发育方面具有重要作用。因此，本项目研究人员在先天性心脏病患者筛查这些基因，结果发现这些基因的功能缺失性突变可以导致多种类型的先天性心脏病，包括房间隔缺损、室间隔缺损和法洛四联症等。这些研究结果表明部分房颤与先天性心脏病具有共同的遗传学基础。另外还发现，GATA4基因功能缺失性突变不仅可以导致房颤，也可以导致扩张型心肌病。此外，还发现了一个新的房颤相关基因SCN4B，该基因编码4型钠离子通道β亚单位，可与SCN5A基因编码的钠离子通道α亚单位构成钠离子通道，产生除极电流。这些研究发现不仅揭示了房颤新的分子机制，也有助于房颤的早期预防、危险分层、预后评估和等位基因特异性治疗。