家族性病態(tài)竇房結綜合征的基因挖掘及功能驗證

發(fā)布時間：2020-08-22 15:09

【摘要】：研究背景和目的:病態(tài)竇房結綜合征(sick sinus syndrome,SSS)是一種常見的心血管疾病,可表現(xiàn)為病理性竇性心動過緩和竇性停搏,產生頭暈和暈厥等癥狀。植入式電子起搏器是目前唯一有效的治療方法。家族性病竇綜合征(familial sick sinus syndrome,FSSS)后代出現(xiàn)癥狀的年齡常較前代早,且常表現(xiàn)為遺傳連續(xù)性。目前共發(fā)現(xiàn)了4個可能與FSSS相關的基因:鈉電壓門控通道α亞基5(SCN5A),錨蛋白2(ANK2),超極化激活環(huán)核苷酸門控鉀通道4(HCN4)和肌球蛋白重鏈6(MYH6)。然而,也有一些已報到的FSSS家族發(fā)病成員中未檢測到上述基因的功能突變或異常,表明可能是由于其他相關基因突變或功能異常所致。本研究通過對FSSS關鍵基因的發(fā)掘、功能研究,揭示FSSS的發(fā)病機制和可能的遺傳調控網絡,為病竇綜合征的早期檢測預防和治療提供重要支持,同時為針對病竇綜合征人群的生物起搏器的研發(fā)提供重要的理論基礎。研究方法:1.先證者家系成員資料收集,繪制家系圖譜,分析致病基因的顯/隱性特征。2.血樣采集與保存:抽取先證者及家系人員的外周靜脈血5-10 ml,置于乙二胺四乙酸(EDTA)抗凝管中,置于干冰(-78℃)保存。3.血液基因組DNA提取:采用Tianamp DNA血液試劑盒提取所采集血樣的全基因組DNA。4.全基因組測序和生物信息學分析:在工llumina Hiseq 4000測序平臺(北京諾禾致源生物信息有限公司)上進行高通量雙端(每端150bp)全基因組測序。測序后進行原始序列數(shù)據過濾、測序數(shù)據質量評估、計算序列的深度、覆蓋度、SNV和indel突變的數(shù)量,進行突變位點篩選和突變位點有害性分類。5.小家系基因篩查,篩選驗證致病基因突變:使用Phenolyze在線軟件進行候選基因與疾病相關性排序等,確定致病突變基因。Sanger測序進一步驗證候選致病性基因突變KCNG2。通過Clustal Omega在線軟件進行同源性比對。通過PredictProtein在線軟件預測候選致病基因點突變的影響。通過PredictProtein和SWISS-MODEL在線軟件預測候選致病基因的蛋白質結構。使用PyMol軟件(版本1.5)顯示候選致病基因的三維蛋白質結構的潛在改變。結果:1.臨床結果:先證者及先證者母親的臨床癥狀體征、心電圖及動態(tài)心電圖均符合SSS的診斷標準,先證者女兒心電檢測結果示較正常同齡人“竇性心動過緩”。2.測序結果:小家系全基因組測序,平均總體測序深度超過39倍并且覆蓋率為99.45%。通過初始過濾后總共82個候選突變位點符合家系遺傳特點。這些候選突變總共與64個基因相關。使用Phenolyzer評估發(fā)現(xiàn)58個候選基因與SSS疾病相關聯(lián)。在58個過濾后候選基因中,鉀電壓門控通道修飾因子亞群G成員2(KCNG2)心臟中高表達,且與SSS在疾病機制方面高度相關。3.KCNG2驗證:先證者、先證者母親先證者女兒Sanger測序均存在KCNG2(NM_012283:exon1:c.401_412del:)突變,先證者父親作為對照不存在KCNG2突變。不同物種的同源比對序列結果顯示KCNG2蛋白134-138位點的氨基酸在不同物種中高度保守。點突變預測的效果也顯示134-138位點的氨基酸對KCNG2蛋白的生物學作用具有重要作用。野生和突變的KCNG2蛋白的二級結構和三維結構結果顯示,當缺失134-138位的氨基酸時,KCNG2蛋白結合位點改變,且蛋白空間結構發(fā)生改變,螺旋數(shù)減少。結論:1.在FSSS中首次發(fā)現(xiàn)了 KCNG2(NM_012283:exon1:c.401_412del:)突變。2.KCNG2基因突變可導致幾個氨基酸缺失(NP_036415.1:p.134Arg_Thr138delinsPro),影響KCNG2蛋白的二級結構和三維結構。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：R541.7
【圖文】：

心電圖,先證者,心電圖,妻子