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遗传性凝血因子缺陷症是一类单基因遗传病,固然这种遗传病发病率比较低,但是导致个体残疾的几率高,对患者身体危害性大,并且会遗传至后代。对该类疾病进行分子致病机制研究,不但为出血性疾病的诊断、预防出血措施的判断、产前筛查等贡献出理论依据,并且为探讨凝血因子合成、分泌和功能及结构间的关系提供了十分有意义的线索。本文对一例遗传性凝血因子Ⅶ(coagulation factorⅦ,FⅦ)与Ⅹ(factorⅩ,FⅩ)联合缺陷症家系实行了表型诊断和分子致病机制的研究。 目的: 对一例遗传性凝血因子Ⅶ与Ⅹ联合缺陷症家系(共3代7人)成员进行实验室表型及基因突变检测,明确其致病基因,并使用多个生物信息学系统对突变位点实行分析,初步探讨其分子致病机制。 方法: 1.病史采集:先证者为一名48岁的中国女子,因子宫肌瘤住院治疗,需行手术切除。在手术前常规检测凝血酶原时间(prothrombin time,PT)和活化部分凝血活酶时间(activated partial thromboplastin time,APTT)明显延长,分别为17.2s(参考范围:12.5-14.0 s)和52.4s(参考范围:29.0-43.0 s)。进一步的检查结果显示,FⅩ活性(FⅩ activity,FⅩ:C)明显降低,为42%(参考范围:86%-120%);FⅦ活性(FⅦ activity,FⅦ:C)也明显降低,为35%(参考范围:90%-114%),但 FII活性(F II activity,FII:C)和 FV活性(F V activity,FV:C)均在正常范围。患者平素无肝脏或肾脏功能障碍,维生素K含量也在正常范围内。因此,被诊断为FⅦ与FⅩ联合缺陷患者。同时收集其家族其他人员的标本,包含其父亲、母亲、女儿、儿子及两个兄弟。 2.实验室表型检测:采集先证者及其家系人员的外周血,用0.109 mol/L的枸橼酸钠蓝色抗凝管抗凝,3000转离心15分钟,上层乏血小板血浆用于各凝血指标检测;下层血细胞用于提取基因组DNA,提取完成后,存放-40℃冰箱待检。在STA-R全自动血凝分析仪上采取凝固法检测PT、APTT、FII:C、FV:C、FⅦ:C、FⅩ:C、纤维蛋白原(fibrinogen,FIB)功能水平;采用酶联免疫吸附法检测FⅦ抗原(FⅦ antigen,FⅦ:Ag)和FⅩ抗原(FⅩ antigen,FⅩ:Ag)。 3.基因型检测:采用高盐法提取先证者与其家系人员的外周血基因组DNA;根据F7基因序列(GenBank J02933)和F10基因序列(GenBank AF503510)设计引物,用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)扩增F7和F10基因所有外显子及其侧翼区,包括5’、3’端非编码区。扩增产物经纯化后直接测序,并与美国国立生物信息中心(National Center for Biotechnology Information,NCBI)提供的F7和F10基因序列进行比对,找寻基因突变位点,再对含有突变基因的序列实行反向测序确证该异常位点。 4.生物信息学特性分析:同时用ClustalⅩ-2.1-win软件分析突变位点基因的保守性;PolyPhen-2和SIFT二个在线生物信息学软件,通过评分结果预测突变(点突变)对蛋白质功能的影响;Swiss-pdbViewer软件和Pymol软件分析突变前后蛋白质空间结构及分子间作用力的改变。 结果: 1.先证者及家族人员的表型和基因型检测结果:先证者的PT和APTT均明显延长,分别为17.2s和52.4s;FⅦ:C、FⅦ:Ag和FⅩ:C、FⅩ:Ag分别为42%、55%和35%、43%,较正常对照显著降低。先证者父亲和哥哥FⅦ:C、FⅦ:Ag分别为54%、58%和55%、56%,为正常对照的一半左右。先证者母亲和女儿的PT、APTT稍延长,分别为14.4s、45.8s和14.2s、42.0s;FⅩ:C、FⅩ:Ag分别为40%、43%和42%、47%,也较正常对照显著降低。其二哥和儿子的各项实验室检测结果及家族成员的其他凝血指标都没有明显异常。基因测序结果显示,先证者的 F7基因第8外显子的 c.1238G>A杂合突变导致 Arg353Gln多态性,F10基因第4外显子的c.361T>C杂合突变导致Cys81Arg错义突变;父亲、大哥出现F7基因的Arg353Gln多态性及母亲、女儿出现F10基因Cys81Arg错义突变。 2.突变基因的生物信息学特性分析结果:Clustal-2.1-win软件分析结果表明F10基因的Cys81Arg残基在同源物种间高度保守,但是F7基因的Arg353Gln残基在同源物种间不保守。FⅩ:Cys81Arg和FⅦ:Arg353Gln的PolyPhen-2预测结果为“可能是有害的”和“良性”;SIFT预测结果是“影响蛋白质功能”和“耐受”。蛋白模型分析发现,FⅩ蛋白第81位不带电荷的Cys被带正电荷的Arg取代后,其Cys81与 Cys72间的二硫键消失,并且产生空间位阻效应;FⅦ蛋白第353位带正电荷的Arg被不带电荷的Gln替代后,Arg353与Tyr352间的氢键消失。 结论: 1.该遗传性凝血因子Ⅶ与Ⅹ联合缺陷症家系先证者的F7基因存在Arg353Gln多态性及F10基因存在Cys81Arg杂合错义突变,且分别遗传自父亲和母亲。 2. F10基因Cys81Arg为国际上鲜见报道的突变,其和F7基因Arg353Gln多态性与该家系的FⅩ和FⅦ水平降低有关。