TECTA 基因突變與常染色體顯性遺傳非綜合征型DFNA8／12型聾的研究進(jìn)展＊

郭億蓮 何琦 綜述 袁慧軍 審校

耳聾病因復(fù)雜，由多種因素共同引起，其中約60%屬于遺傳性聾，遺傳性聾分為綜合征型和非綜合征型聾，常染色體顯性遺傳性聾約占15%～20%。分子遺傳學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展使常染色體顯性非綜合征型聾的基因定位和克隆工作取得了令人矚目的進(jìn)展。1995年第一個(gè)非綜合征型聾基因被克隆，目前已成功定位的非綜合征型耳聾基因位點(diǎn)共116個(gè)，其中常染色體顯性遺傳性聾基因位點(diǎn)（DFNA）64個(gè)，成功克隆的DFNA 耳聾基因僅25個(gè)，α－蓋膜蛋白（TECTA）基因是其中之一。TECTA基因突變引起的非綜合征型聾已經(jīng)在澳洲、比利時(shí)、瑞典、日本、法國(guó)、黎巴嫩有報(bào)道，本文就TECTA 基因與常染色體顯性遺傳非綜合征型遺傳性聾的遺傳學(xué)研究進(jìn)展作一綜述。

1 TECTA 基因的功能研究

蓋膜是內(nèi)耳的一種細(xì)胞外基質(zhì)，與毛細(xì)胞頂部的靜纖毛相接觸，當(dāng)振動(dòng)進(jìn)入耳蝸時(shí)，蓋膜與毛細(xì)胞向不同的指點(diǎn)方向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)使靜纖毛彎曲的剪切力，打開(kāi)了傳導(dǎo)通道，導(dǎo)致毛細(xì)胞去極化和突觸激活，使聲波轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)沖動(dòng)，引起聽(tīng)覺(jué)。α－蓋膜蛋白是蓋膜的主要非膠原纖維成分，Hughes等［1］將小鼠α－蓋膜蛋白基因定位在9號(hào)染色體，而該區(qū)域與人的11號(hào)染色體長(zhǎng)臂在進(jìn)化上是保守的；他同時(shí)將α－蓋膜蛋白定位在11號(hào)染色體，在人的這個(gè)區(qū)域定位了兩個(gè)常染色體顯性遺傳非綜合征型位點(diǎn)DFNA8和DFNA12；DFNA8是一個(gè)澳大利亞的非綜合征型感音神經(jīng)性聾家系，DFNA12是一個(gè)比利時(shí)的常染色體顯性遺傳性中頻聽(tīng)力下降語(yǔ)前聾家系。近年來(lái)各種證據(jù)顯示DFNA8 和DFNA12 是由于人類(lèi)α－蓋膜蛋白基因突變引起這兩個(gè)耳聾家系的兩種表型［2］。

Verhoeven等［3］研究發(fā)現(xiàn)α－蓋膜蛋白基因的突變可引起常染色體隱性遺傳性聾21 型（DFNB21）和常染色體顯性遺傳性聾8 型和12 型（DFNA8／12），并確認(rèn)人a－蓋膜蛋白基因全長(zhǎng)6465bp，含有23個(gè)外顯子；編碼的α－蓋膜蛋白是一種含2155個(gè)氨基酸的膜蛋白，由三個(gè)不同的功能域組成：氨基末端區(qū)、中心區(qū)和羧基末端區(qū)，氨基末端區(qū)與一種基底膜蛋白entactin的球形區(qū)（gldomain）同源，中心區(qū)包括三個(gè)完整的和兩個(gè)局部的D 重復(fù)功能域，簡(jiǎn)稱(chēng)ZA 區(qū)，羧基端為透明帶（zona pellucida，簡(jiǎn)稱(chēng)ZP區(qū)），該透明帶在β－蓋膜蛋白也存在；這三個(gè)功能域通過(guò)二硫鍵結(jié)合并且與B－蓋膜蛋白相互作用構(gòu)成蓋膜的非膠原基質(zhì)成份。聽(tīng)力損失的頻率范圍與突變的區(qū)域有關(guān)：ZA 區(qū)的突變常導(dǎo)致高頻區(qū)為主的進(jìn)行性語(yǔ)后聾，ZP區(qū)突變導(dǎo)致的聽(tīng)力損失一般為以中頻為主的語(yǔ)前聾。胡鵬等［4］在我國(guó)非綜合征型語(yǔ)前聾人群的基因突變檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)了α－蓋膜蛋白基因的3個(gè)多態(tài)改變。TECTA 編碼的α－蓋膜蛋白是最重要的非膠原耳蝸蓋膜及前庭系統(tǒng)耳石膜的組成部分，蓋膜蛋白是組成蓋膜的重要的非膠原成份之一，在聲刺激時(shí)蓋膜與基底膜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致靜纖毛的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，毛細(xì)胞去極化產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)；每個(gè)毛細(xì)胞伸出約100根靜纖毛，其中最高的纖毛與蓋膜相觸，聲音刺激時(shí)，蓋膜與毛細(xì)胞間的剪切力引起靜纖毛彎曲，繼而牽拉臨近靜纖毛精細(xì)的頂端連系，進(jìn)而直接打開(kāi)于頂端連接處的轉(zhuǎn)導(dǎo)通道，引發(fā)反應(yīng)，正常的聽(tīng)覺(jué)要求這種活動(dòng)得到精確的維護(hù)。人類(lèi)的α－蓋膜蛋白基因僅在蓋膜和前庭感覺(jué)上皮表達(dá)，其突變可通過(guò)影響蓋膜的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致聽(tīng)力下降。

2 TECTA 基因與常染色體顯性遺傳非綜合征型DFNA8／12型聾相關(guān)性研究

Kirshhofer等［2］研究澳大利亞的一個(gè)DFNA8家系，該家系是一個(gè)生長(zhǎng)在澳洲農(nóng)村地區(qū)的家庭，家族四代均出現(xiàn)中度到重度、語(yǔ)前性、非進(jìn)展性聽(tīng)力損失者，并伴隨常染色體顯性遺傳。Verhoeven等［3］研究了比利時(shí)的一個(gè)DFNA12家系。這兩個(gè)研究發(fā)現(xiàn)了TECTA 基因的六種錯(cuò)義突變，患者均為語(yǔ)前發(fā)病，表現(xiàn)為中度至重度的聽(tīng)力損失，病情相對(duì)穩(wěn)定或呈非進(jìn)展性，在家系中不論年齡性別，聽(tīng)力損失程度相似。

1998 年Verhoeven 等［3］在一個(gè)DFNA8 家族中發(fā)現(xiàn)Y1870C（5610A→G）突變，在一個(gè)DFNA12家族中發(fā)現(xiàn) Leu1820Phe （5459C →T）和Gly1824Asp（5472G→A）突變，這三個(gè)突變都引起非進(jìn)行性聽(tīng)力損失。

韓國(guó)學(xué)者Sagong等［5］報(bào)道在一個(gè)家系中發(fā)生在TECTA 等位基因上的一個(gè)錯(cuò)義突變（p.C1691F）和剪接突變（c.61623insT）的復(fù)合雜合突變可以導(dǎo)致聽(tīng)力障礙；這是第一次報(bào)道的發(fā)生在TECTA 基因的復(fù)合雜合突變導(dǎo)致的非綜合征型感音性聾。

以色列科學(xué)家Gueta等［6］研究發(fā)現(xiàn)TECTA 基因上的C1509G 突變可導(dǎo)致蓋膜與外毛細(xì)胞連接的缺乏，聲音傳導(dǎo)出現(xiàn)障礙，聽(tīng)力受損。Verhoeven等［2］研究發(fā)現(xiàn)α－蓋膜蛋白基因的突變可引起常染色體隱性遺傳性聾21 型（DFNB21）和常染色體顯性遺傳性聾8 型和12 型（DFNA8／12）。Collin等［7］在對(duì)荷蘭的一個(gè)有常染色體顯性遺傳性中頻聽(tīng)力損失的家庭成員進(jìn)行了精細(xì)定位結(jié)合微衛(wèi)星標(biāo)記技術(shù)的全基因組單核苷酸多態(tài)性分析，繪制了DFNA8／12缺陷位點(diǎn)，所有外顯子和內(nèi)含子－外顯子邊界的突變引起DFNA8／12 的TECTA 基因均被定序，首次研究發(fā)現(xiàn)外顯子16區(qū)域（c.5331G＞A；p.L1777L）的同義TECTA 突變導(dǎo)致聽(tīng)力損失，這個(gè)改變揭示了外顯子拼接增強(qiáng)子的缺失；使用外顯子側(cè)翼作為引物的RT－PCR 結(jié)果顯示，除了預(yù)料中來(lái)自野生等位基因PCR 產(chǎn)物以外，還有一個(gè)僅存在于受影響個(gè)體更小的碎片，該碎片代表了部分異常的TECTA 轉(zhuǎn)錄缺少了外顯子16區(qū)域，異常的剪接導(dǎo)致了TECTA 中37個(gè)氨基酸的缺失。值得指出的是TECTA 基因雜合突變?cè)谝粋€(gè)家系也可表現(xiàn)為語(yǔ)后發(fā)病，病情呈非進(jìn)展性［8］。另外有研究報(bào)道一個(gè)家系有2 種形式的耳聾：常染色體顯性遺傳DFNA12和常染色體隱性遺傳DFNB1，其原因是TECTA 和GJB2基因突變?cè)谝粋€(gè)家系中的不同個(gè)體中發(fā)生；DFNA12 定位于11q23—q24，由TECTA 基因突變引起，DFNA12也和常染色體隱性遺傳DFNB1 有關(guān)［9］。目前在澳大利亞、瑞典、比利時(shí)、法國(guó)和西班牙的DFNA8／DFNAl2家系中共發(fā)現(xiàn)了TECTA 基因的六種錯(cuò)義突變，透明帶和粘附帶是tectorin蛋白與其他蛋白相互作用構(gòu)成蓋膜的兩個(gè)重要區(qū)域，上述突變正是位于這兩個(gè)區(qū)域內(nèi)，因而導(dǎo)致蓋膜結(jié)構(gòu)的破壞，使敏感型毛細(xì)胞靜纖毛束的聲音傳遞效率降低。兩個(gè)不同區(qū)域內(nèi)的基因突變可以引起不同的DFNA8／DFNAl2表型，包括語(yǔ)前或語(yǔ)后聾、進(jìn)行性或穩(wěn)定性聾、中頻或高頻聾。Plantinga等［10］研究發(fā)現(xiàn)發(fā)生在透明帶和粘附帶的TECTA 突變分別與中頻和高頻聾相關(guān)。1999 年Balciuniene在一個(gè)DFNA12家族中發(fā)現(xiàn)引起重度耳聾的Cys1057Ser突變［11］。

表1 已知TECTA 基因突變類(lèi)型［13］

近年來(lái)由美國(guó)科學(xué)家發(fā)起了在多個(gè)國(guó)家對(duì)多個(gè)常染色體顯性遺傳非綜合征型聽(tīng)力損失家系針對(duì)TECTA 基因的突變篩查，共篩查鑒定出23 個(gè)TECTA 基因突變位點(diǎn)，其中20個(gè)是新發(fā)現(xiàn)的，使已知TECTA 基因突變位點(diǎn)從13個(gè)增加到33個(gè)；突變區(qū)域發(fā)生在α－蓋膜蛋白的所有區(qū)域，包括新發(fā)現(xiàn)的entactin區(qū)、vWFD1、vWFD2、vWFD3 以及D1－D2 和TIL2 鏈接區(qū)域［12］。表1 為已知的TECTA 基因突變類(lèi)型。

由于非綜合征型聾表現(xiàn)為高度的遺傳異質(zhì)性，即同一種耳聾表型可以由不同的基因位點(diǎn)上的基因突變引起，而同一個(gè)致聾基因不同位置突變又可引起不同的耳聾表型，使得耳聾家系的表型特征尋找相關(guān)致聾基因的對(duì)應(yīng)關(guān)系復(fù)雜化，每一個(gè)耳聾家系的表型都可能具有唯一性和獨(dú)特性［14］。

3 結(jié)論

引起耳聾的原因非常復(fù)雜，深刻認(rèn)識(shí)各類(lèi)型聾的發(fā)病機(jī)制是治療耳聾的基礎(chǔ)。隨著非綜合征型聾基因的定位與克隆、突變位點(diǎn)的研究，對(duì)非綜合征型耳聾基因發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)不斷深入。蓋膜組織結(jié)構(gòu)的完整性對(duì)聽(tīng)力的形成是很重要的，因此蓋膜的任何組成成分的變異都可能引起聽(tīng)力下降。TECTA基因的研究為常染色體顯性非綜合征型聾的臨床早期診斷、采取針對(duì)性的干預(yù)和治療提供了依據(jù)。對(duì)這些引起聽(tīng)力損失基因的識(shí)別能更好的理解聽(tīng)覺(jué)的分子機(jī)制，對(duì)蓋膜蛋白的進(jìn)一步研究和尋找蓋膜中新的組成成分將為聽(tīng)覺(jué)形成的分子機(jī)制提供依據(jù)?；蚪M學(xué)的發(fā)展使對(duì)引起聽(tīng)力損失基因的識(shí)別有了快速的進(jìn)步，使對(duì)聽(tīng)力系統(tǒng)的細(xì)胞功能研究及發(fā)展有了快速的提高。

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