一个单核苷酸突变即可引发脆性X综合征
2014-09-03 来源:生物通

脆性X染色体综合征是一种X连锁智力低下疾病。在X染色体长臂末端有一脆性部位(即细丝部位),且经G带证实。其临床表现为智力低下,以男性患者显著,并有语言障碍及行为异常,表现语言迟缓、单调、多言、孤独、胆小。男性患者有巨睾特征,少数患者在青春期前即有大睾丸出现,可伴有过度伸直的指关节、大手、大足及皮纹异常。



文献来源:Cis-acting DNA sequence at a replication origin promotes repeat expansion to fragile X full mutation.


此症是造成智障的第二大原因,仅次于唐氏综合征。唐氏症有95%并非遗传所造成,但此症却是一种遗传性疾病。此症的遗传模式比较特殊。一般正常女性染色体为XX,男性则为XY,若1个X染色体异常,女性可以在另一个正常X染色体保护下变成隐性,而男性会因为缺乏保护而显现症状,这也就是为何女性携带率高,症状却更容易反应在男性身上。


最近,研究人员揭示了一个单核苷酸(DNA的基本构建模块)的改变如何可以引发脆性X综合征。相关研究结果发表在最近的《细胞生物学杂志》(Journal of Cell Biology)。


脆性X综合征是由X染色体上称为FMR1的一个基因的缺陷引起,该基因在1991年被证明,由于其CGG重复过度扩增,导致不正常的甲基化,因此,无法正常产生FMR-1基因所编码的蛋白(FMRP)。大约1/230的女性和1/360的男性携带一个所谓的前突变,其中FMR1基因一端的一系列DNA重复序列比正常序列明显更长。


正常情况下,FMR1基因很稳定的由亲代传给子代。此症患者的FMR1基因出现三核甘酸CGG重复扩增次数异常。当FMR-1基因CGG数低于54时,会稳定地遗传给子代;在55-200之间,则称之为前突变(pre-mutation),其本身并无症状,但由女性传递给子女时,可能会进一步扩增CGG,达到全突变(full-mutation),即CGG大于200,甚至数千次之多,而导致子女罹患此症。


来自美国叶史瓦大学Albert Einstein医学院的一组研究人员以前发现,位于FMR1基因附近、启动DNA复制的某一位点,在脆性X综合征患者胚胎干细胞中是失活的。这种失活可改变FMR1基因在细胞分裂过程中的复制方式,这可能会引起一些问题,导致DNA重复序列在基因内扩增。


有趣的是,靠近FMR1基因的DNA序列的一个特定变化——一个“单核苷酸多态性”或SNP,与一些前突变携带者的重复扩增风险有关。这些研究人员发现,这个SNP与脆性X综合征患者胚胎干细胞中的不活跃复制原点重叠。


DNA中的核苷酸包括四个碱基中的一个(腺嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶或鸟嘌呤)。研究人员发现,正常人的胚胎干细胞在SNP位点上有一个胸腺嘧啶和一个活跃的复制起点。相反,脆性X综合征患者胚胎干细胞有一个胞嘧啶碱基和一个失活的起点。研究人员还生成了来自携带脆性X前突变的母亲的胚胎干细胞。这些细胞有一个胸腺嘧啶和一个正常的复制模式,因此,没有表现出随时间扩大重复数的趋势。


研究结果表明,当FMR1基因从母亲传给孩子时,以胞嘧啶替代胸腺嘧啶可能会抑制DNA复制起点,从而增加了的DNA重复扩增的风险,这会导致脆性X综合征。

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