【摘要】：遺傳性痙攣性截癱(Hereditary spastic paraplegias,HSPs)是一種皮質(zhì)脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元退化導(dǎo)致的具有高度臨床異質(zhì)性和遺傳異質(zhì)性的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病,該疾病主要臨床特征為雙下肢進(jìn)行性截癱、肌張力增高和剪刀步態(tài)。迄今為止,已定位78個(gè)遺傳位點(diǎn),克隆64個(gè)致病基因。其中,常染色體顯性遺傳痙攣性截癱中痙攣性截癱類型4(Spastic paraplegia type 4,SPG4)最為常見(jiàn),約占40%。SPAST是SPG4致病基因,該基因編碼spastin蛋白發(fā)揮微管切割作用,長(zhǎng)微管切割成小片段后參與膜性細(xì)胞器合成、囊泡運(yùn)輸和神經(jīng)元軸突伸長(zhǎng)等功能。本課題組收集來(lái)自河南省三個(gè)常染色體顯性遺傳痙攣性截癱家系。三個(gè)家系患者均表現(xiàn)為雙下肢肌張力增高、腱反射活躍亢進(jìn)、剪刀步態(tài),且并未伴隨其他疾病,臨床特征表明三個(gè)家系患者均為單純型痙攣性截癱。通過(guò)致病基因連鎖分析發(fā)現(xiàn)三個(gè)家系患者均與微衛(wèi)星標(biāo)記D2S367緊密連鎖,且該位點(diǎn)上游2.05 Mb處存在一個(gè)已知的SPG4致病基因SPAST。隨后對(duì)家系先證者SPAST 17個(gè)外顯子及其內(nèi)含子交界處進(jìn)行Sanger測(cè)序,在該基因6號(hào)外顯子處發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的重復(fù)突變(c.985dupA)。利用高分辨率熔解技術(shù)對(duì)家系成員和100例正常人進(jìn)行突變驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)患者均存在SPAST c.985dupA突變,而正常人未攜帶。該突變導(dǎo)致第329位編碼甲硫氨酸的密碼子發(fā)生改變(Met329Asn),并在突變位點(diǎn)后第3位出現(xiàn)提前終止密碼子,產(chǎn)生約36kDa的截短spastin蛋白(p.Met329Asnfs*3)。Western blotting檢測(cè)發(fā)現(xiàn)截短spastin蛋白表達(dá)明顯高于野生型。進(jìn)一步免疫熒光檢測(cè)發(fā)現(xiàn)截短spastin蛋白與細(xì)胞中的微管均勻分布于核周圍,形成環(huán)狀;而野生型spastin蛋白及其細(xì)胞中的微管呈散點(diǎn)狀分布于核周圍和細(xì)胞質(zhì)中。由該結(jié)果提示截短spastin蛋白可能喪失微管切割功能,未能將長(zhǎng)微管切割成短片段進(jìn)而無(wú)法參與細(xì)胞質(zhì)中膜性細(xì)胞器再生、囊泡運(yùn)輸和神經(jīng)元軸突伸長(zhǎng)等,最終使軸突神經(jīng)元等細(xì)胞變性死亡,導(dǎo)致痙攣性截癱疾病的發(fā)生。該研究不僅拓寬SPAST基因突變譜,同時(shí)也為該疾病的分子致病機(jī)制研究和產(chǎn)前診斷奠定了理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R741
【圖文】：

圖 1.1 M1 亞型和 M87 亞型 spastin 蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)模式圖Figure 1.1 Schematic diagram of secondary structure of M1 and M87 spastin proteinSpastin 蛋白作為一種微管切割蛋白，不僅參與微管切割功能，同時(shí)也參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)細(xì)胞器形成、核內(nèi)體囊泡運(yùn)輸和軸突發(fā)育等[41]。Spastin 蛋白將長(zhǎng)微管切割成短微管調(diào)節(jié)微管的數(shù)量和遷移[42, 43]。枯草桿菌蛋白酶（subtilisin）通過(guò)水解微管 C 末端尾部α/β微管蛋白約20個(gè)左右氨基酸進(jìn)而促進(jìn)spastin蛋白和katanin蛋白切割微管[44]。目前關(guān)于 spastin 蛋白參與微管的切割主要存在以下兩種理論：① Spastin 蛋白通過(guò)MTBD 結(jié)構(gòu)域?qū)⒔M裝的 spastin 蛋白六聚體錨定于微管上形成中心環(huán)，同時(shí)微管蛋白C 末端尾部被“拉入”至 spastin 蛋白中心環(huán)中，隨后 ATP 酶激活從而導(dǎo)致微管啟動(dòng)子之間相互作用發(fā)生紊亂，進(jìn)一步引發(fā)微管蛋白單體的移除，最終破壞微管[45, 46]。② Spastin 蛋白組裝成六聚體并錨定于微管附近后，通過(guò) ATP 水解的能量將帶負(fù)電荷微管蛋白 C 末端穿過(guò)六聚體中心孔進(jìn)而切割微管[47]。2010 年 Park 等[48]報(bào)道 M1

圖 3.1 SPG-1 家系系譜圖圖中實(shí)心方塊和實(shí)心圓圈分別代表男性和女性患者，空心方塊和空心圓圈分別代表正常男性和正常女性，空心方塊和空心圓圈內(nèi)的數(shù)字表示人數(shù)。標(biāo)有斜線的方塊和圓圈表明該個(gè)體去世，標(biāo)有問(wèn)號(hào)的方塊和圓圈代表癥狀未知者，V:6 和 V:7 為雙胞胎，箭頭所指為先證者。Figure 3.1 The pedigree structure of spastic paraplegia one family. In the figure, the soliblocks and circles represent male and female patients respectively, the hollow blocks ancircles indicate normal male and female respectively, and the numbers in the hollow

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本文編號(hào)：2733498