原发性开角型青光眼Myocilin蛋白的结构和遗传性

原发性开角型青光眼(POAG)是青光眼常见的类型之一已发现的与PO,AG相关联的基因多达22个。其中候选致病基因MYOC/TIER编码Mvocilin蛋白，可能是小梁网细胞的渭·架蛋白，在POAG的发病机制中起重要作用本文将对Myocilin蛋自的遗传和结构及其与POAG关联性进行综述Myocilin基因的发现及定位原发性开角型青光眼是常染色体显性遗传疾病。Sheffield等z}利用连锁分析将青少年型原发性开角型青光眼的基因定位在1号染色体的一个区域内即1q21-31，这个连锁位点被命名为GLC1A，即人刁、梁网糖皮质激素诱导反应蛋白(trabecularmesh-work-inducedglucocorticoidresponseprotein，TIGR)基因。事实上，TIER基因也就是Myocilin(MYOC)基因Myocilin基因及Myocilin蛋白在眼部的分布MYOC基因在眼部的许多组织中都可以表达，例如小梁网、角膜、视网膜、睫状体等3但在小梁网及睫状肌呈高表达状态，他们在眼内压调节及房水的分泌上起着重要作用。有实验表明，经糖皮质激素处理的体外培养的人小梁网细胞之后鉴定出此蛋白是正调节的分泌蛋白。成熟的Mvocilin蛋白是多聚体蛋自，野生型Mvocilin蛋白被分泌到小梁网的细胞外基质(extracellularmatrix,ECM)中，跟其他EC1-I物质互相作用，同时眼部组织表达的Myocilin蛋自也分泌到房水中日本某些研究人员发现Myo-cilin蛋白在视网膜中与细胞骨架蛋白(肌球蛋白和纤维蛋自)分布在相同的区域内Myoci|in蛋白的结构分析蛋白的5Kb的启动子区域含有多个与调控有关的反应元件，主要包括糖皮质激素结合位点、甲状腺激素反应元件、剪切应力反应元件、激活蛋白一1等等，糖皮质激素反应元件的存在表明糖皮质激素可以通过MYOC基因途径导致激素性青光眼，Myocilin基因编码的是由504个氨基酸组成的糖蛋白，以糖基化和非糖基化两种形式存在，相对分子量分别为66-ku和55-ku-5。带有信号肤未加工的Myocilin蛋白即小梁网糖皮质激素诱导反应蛋白，是一个55-ku的蛋白，Myocilin蛋白的N末端序列与肌球蛋白(一种肌肉蛋白)相似，其最前面的33个氨基酸组成了信号肤。111184氨基酸区域形成一个。-螺旋，像肌球蛋白纤维一样含有一个亮氨酸拉链结构，可能涉及到Myocilin-mvocilin的相互作用。Mvo-cilin蛋自的C一末端有嗅蛋白(olfactomedin,OLF)样结构域，包含246504氨基酸，其中在Cys245-Cys433之间主要是卜折叠构象，包括一个二硫键6连接区域在185245氨基酸区域，此区域可以弯曲折叠。Myocilin蛋白的相互作用体外和体内研究表明，Myocilin-myocihn的o1-factomedin样结构域相互作用是通过依靠两个蛋白的N一末端的亮氨酸拉链结构相互作用，形成蛋自二聚体，其二聚体形成平行缠绕的螺旋状，与另一个疏水区相互作用形成同质蛋白或异质蛋白7一亮氨酸拉链在调控蛋白质功能的过程中发挥着关键I均作用。在分子内和分子间通过二硫键，可以形成复杂的Mvocilin复合体结构，大分子Myocilin复合物大规模聚集，形成二聚体及多聚体，像其他蛋自质疾病一样，POAG可能的致病原因是蛋白质聚合物的构象变化。Mvocilin的大多数已知的突变都发生在C一末端IX.域，这些突变，如G1n368Stop突变导致C一末端区域的部分缺失，显示出其作用模式的多样性，在C一末端区域可能破坏二聚体或形成多聚体，其分子量可达200多kDa-}'，这将使N一末端区域聚集成核团，这种蛋白构象的变化，使得Myocilin蛋自不能正常分泌，聚集细胞内，导致小梁网细胞的凋亡另外，MYOC突变不独立产生疾病，只使分子水平的环境改变，使N一末端构象改变导致正常的蛋自质二聚体形成遭破坏，或者有利于多聚体的形成，从而成为致病因素。定功能、序列变化改变的情况下，编码的Myocilin蛋白的电荷或极性的改变也可能引起POAG发病，但是那样的变异是不会引起那么大改变的数个MYOC基因突变已在POAG患者第了外显子被分离}f,来，其在统计学上是有意义的，这些突变包括Tvr437His、I1e477Asn、Thr377Me。和G1y364Va1等‘7一’吕。另外，新的突变G1n48His位于第一外显子区域’9-zo及Pro370Leu位于第三外显子is也被印度的研究者认为是印度POAG患者的致病因素。某些突变在青光眼患者中有较高的出现率，如发生在成人发病的POAG患者中的G1n368Stop突变m，其主要是Mvocilin蛋自的135个氨基酸缺失(约一半的o1-factomedin区域)，在这种情况下，眼压可正常或略为升高，通常此时应给予药物控制，M丫OC突变在POAG发病机制中的作用Myocilin在细胞中的作用有证据表明，My"ocilin可能在细胞内起作用，一‘2用绿色荧光蛋白(GFP)的融合蛋自转染小梁网细胞用于Mvocilin分布的基础研究，这项研究指出Mvo-chin蛋白可能有胞内作用，同时也表明了Myocilin绿色荧光蛋白是在细胞质内与微管相结合的免疫组织化学研究表明Myocilin蛋自存在于小梁网细胞、小梁束、小梁网间质组织的原位连接处的结缔组织中’3〕此外，细胞分离试验和免疫印迹表明Mvocilin蛋白与小梁网的线粒体局部相结合’4。POAG患者的MYOC基因的突变MYOC的突变，最初在1997年被报道3。MYOC基因的大多数突变位于C一末端区域内，即第二外显子区域，它编码的是。lfactomedin样蛋白功能域。目前各研究小组已发现大约50处错义或无意义突变。除了引起青光眼的MYOC基因突变以外，MYOC基因的很多与POAG不相关联的序列变化也被发现，他们不引起疾病，只表现出遗传的多态性’i-16。在没有测POAG的候补基因MYOC的发现为青光眼的病因研究提供了可能性要了解MYOC基因导致PO-AG的关键是了解小梁网房水外流途径的生理学机能和POAG的病理生理学22一23众所周知，有两个主要的房水引流途径以维持眼内压。房水流出多数通过前房角,o，房水流经小梁网进入Schlemm管，然后参与到眼部的静脉循环系统，这是主要途径。其次是葡萄膜巩膜引流途径在POAG患者中，眼内压的升高是因房水外流调节的缺陷造成的当小梁网的Myocilin蛋自量过多时，即分泌量过剩或降解减少，可能阻塞小梁网房水外流途径导致房水流出阻力增加“z}如果合成了一个突变的Myocilin蛋白，过量的Mvocilin或其变异形式可以增加房水的外流阻力，突变形式的My.o_cilin蛋白无法履行其眼压调节的正常生理机能。据说，在体内Myocilin蛋白可能是维持眼压所必需的，可能参与调节房水流出，但此机制尚未阐明另外，一些突变可以引起复杂的问题如G1n368Stop既与成年发病的POAG相关又与正常眼压的POAG相关22’体外培养细胞中已经发现正常Myocilin蛋白的分泌，但是几乎没有检测到MYOC基因的五种不同的突变形式所表达的Mvocilin蛋白分泌25'.。这项研究表明，POAG可能是由于Myocilin分泌水平不足或是由于阻塞了小梁网分泌途径而损害了小梁网细胞的功能对沉积在细胞内质网的突变Myocilin蛋白对人小梁细胞的细胞毒性进行的研究，表明1VIYOG基因大多数的突变比如G1v364Va1,G1n368Stop , Lys423G1u等，均导致Meocilin蛋白停止分泌，这些突变的Myocilin蛋白被确定聚积在细胞内质网上〔zel，导致细胞增殖的减弱，使得小梁细胞功能障碍，这也被认为是导致青光眼的原因。小结:MYOC基因作为POAG的候选基因和它的突变型在小梁网的调节局限性的发现，揭示其基本是在房水外流生理学方面，即导致外流途径阻塞可能是MYOC基因导致POAG发病的原因。因此，弄清小梁网细胞Myocilin蛋白的正常结构、生理功能、聚合物构象及其与其它蛋白质的相互作用，弄清MYOC基因在POAG发病过程中具体的作用环节是了解POAG的发生，即由MYOC基因引发POAG的机制是必需的。参考文献检索词:1、glaucoma 2、open angle[OL].http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez,2012.Sheffield VC,Stone EM,Alward WLM,Drack AV Johnson AT Streb LM. 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