原发性开角型青光眼疾病基因的研究进展

　　作者：宋蔚,任百超　　作者单位：中国陕西省西安市，西安交通大学医学院第二附属医院眼科

　　【摘要】随着分子生物学技术在眼科领域的应用，目前已发现至少11个染色体位点与原发性开角型青光眼(POAG)发病有关。本文就POAG的相关基因，尤其是已确认的MYOC，OPTN，WDR36三种致病基因的定位、结构、功能和突变等方面进行综述。

　　【关键词】 原发性开角型青光眼,基因,分子遗传学

　　Abstract

　　　With the application of molecular biology in the ophthalmology, 11 chromosome sites, at least, have so far been identified as responsible for primary open angle glaucoma (POAG). In this article we reviewed the POAGrelated genes, especially the three wellknown virulence genes of MYOC, OPTN, WDR36, in terms of their locations, structures, functions, mutations, etc.

　　　KEYWORDS: POAG; gene; molecular genetics

　　0引言

　　青光眼是多基因异质性疾病，是与视神经损伤有关的主要致盲因素。其中，原发性开角型青光眼(POAG)具有明显的遗传倾向，至今为止，至少11个染色体位点与POAG发病相关：GLC1A，GLC1B，LC1C，GLC1D，GLC1E，GLC1F，GLC1G，GLC1H，GLC1I，GLC1J，CLC1K分别位于1q2425，2cenq13，3q2124，8q23，10p，7q3536，5q22.1，2p16.315，15q1113，9q22，20p12。

　　1 GLC1A基因(MYOC基因)

　　1.1 MYOC基因的定位 1993年，sheffield等[1]将JOAG家系的致病基因定位于染色体lq21lq3之间的23cM区域，并命名为GLCIA。随后，GLCIA[2]被精确定位于lq23lq25之间的3cM区域。TIGR(trabecularmeshwork inducible glucocorticoid response,小梁网诱导性糖皮质激素反应蛋白)首次由Nguyen等[3]从经地塞米松处理后培养的人小梁细胞中分离出。Kuboat等[4]从视网膜上分离出此基因，由于其氨基酸序列与肌浆球蛋白相似，故命名为myocilin(MYOC)基因。人类基因组组织/基因组数据库命名委员会现己规定用myocilin代表该基因。

　　1.2 MYOC基因的结构、功能 MYOC基因长约20kb，由3个外显子，2个内含子和1个启动子区域组成，编码一个含504个氨基酸，并以糖基化和非糖基化两种形式存在的糖蛋白。该蛋白有两个主要结构区域：位于N端与肌球蛋白高度同源的区域和位于C端与嗅上皮特异性细胞外蛋白即嗅素有同源性的区域。

　　MYOC启动子区域含有多个与基因调控相关的元件，包括(1) CAT盒、TATA盒和起始位点;(2)多种激素和细胞信号反应元件;(3)早期和即时基因反应元件;(4)氧化损伤、DNA损伤、剪切压力反应元件和热休克蛋白反应元件;(5)阻遏物顺序;(6)以组织特异性方式进行调节的顺序;(7)其他特殊结构上述的元件调控作用与TIGR功能密切相关，但尚需进一步的深入研究。

　　目前，MYOC基因突变导致POAG的机制仍不清楚[5]。一种学说认为基因突变使MYOC基因获得了新功能，表达毒性蛋白而引起疾病;另一种学说认为基因突变使MYOC基因表达量减少，导致蛋白功能不足而致病。研究发现突变后的MYOC蛋白极性、电荷均发生改变，且致病性越强的突变，溶解度越低，导致房水流出受阻。另有学者[6]用腺病毒载体携带正常和突变MYOC基因转染培养小梁细胞，发现突变的MYOC蛋白会抑制正常的MYOC蛋白分泌。由此推测，突变蛋白在小梁细胞内堆积，堵塞分泌通路，或MYOC蛋白分泌不足造成小梁功能受损，均会导致青光眼发生。

　　Joe等[7]通过酵母双杂交分析发现与Myocilin相互作用的蛋白flotinin1，并推测二者相结合参与flotinin1介导的不同生物过程。并且，携带有序列改变的和野生型的Myocilin蛋白能够有效的与flotinin1蛋白结合，但基因突变的Myocilin蛋白却不能与之有效结合，说明变异的Myocilin蛋白可能通过改变结合倾向引起POAG发生。

　　1.3 MYOC基因的突 MYOC是最先确定的JOAG致病基因。至今为止，约180个MYOC突变位点被相继报道,其中40%基因突变与POAG致病相关，且绝大多数(85%)为错义突变[8]。

　　Markandaya等[9]对印度POAG家系研究检测出新的错义突变c.821C > G (p.P274R)。Rose等[10]对印度坎亚库马瑞区域的POAG患者研究发现两个可能的致病突变Ser331Thr和Pro370Leu，前者未曾报道过。Francisco 等[11]对西班牙POAG和OHG患者研究发现MYOC突变位点Gln368Stop 、Ala445Val、Tyr479His，其中Tyr479His为新的突变。Wang等[12]检测出MYOC的三个多态位点80G>A、1000G>C、R76K、以及OPTN的四个多态位点T34T、M98K、R545Q和 IVS7+24G>A,但未发现突变位点，说明在POAG的发病机制中，还存在其它因素。Bruttini等[13]认为POAG和JOAG是同一分子缺陷基础上的连续表型的两个方面。Gong等[14]认为Arg46Stop突变会引起严重的POAG，MYOC位点多态性与POAG密切相关，参与POAG的病理过程。Susanna等[15]对芬兰8个POAG家系研究，未发现已报道的MYOC，OPTN，GLC1B，

　　GLC1C，GLC1D，GLC1F及染色体2p14，2q3334，10p1213，14q11，14q2122，17p13，17q25和19q1214上的其他候选基因与POAG存在连锁，进一步论证了POAG的遗传异质性。

　　不同的突变位点在POAG发病中作用不同。Pang等[16]认为Pro16Leu，Ala17Ser，Leu95Pro，Leu215Pro，Glu300Lys，Glu414Lys，Tyr471Cys与POAG发病没有明显关系。Faucher等[17]发现Gly367Arg，Lys423Glu，Pro481 Leu与POAG诊断有关, Ala427Thr，Arg126Trp与迟发的青光眼有关。Colomb等[18]对POAG患者TIGR基因增强子多态性分析，认为患者药物治疗的依从性和基因有一定关系,部分取决于MYOC.mt1。增强子多态性影响TIGR基因的表达,从而影响其在细胞中的作用。值得一提的是，在检测到的所有MYOC突变中，没有一个突变是白色人种，亚洲黄色人种和非洲黑色人种所共有[19]。

　　至今为止，90%的基因突变位于第三外显子区域，10%位于第一外显子，第二外显子没有致病基因突变发现[20]，说明与嗅素有同源性的区域在青光眼发病机制中起着重要作用。而与MYOC外显子研究相比，启动子区域的基因研究相对局限。有研究表明位于启动子区域的153C>T与正常眼压性青光眼(NTG)相关联;1000C>G (MYOC.mt1)则与高眼压相关[21]。然而，Ozgül等[22]认为MYOC.mt1与青光眼的表型和严重程度无关。因此，该区域的基因作用尚有争论。

　　2 GLC1E基因(OPTN基因)

　　2.1 OPTN基因的定位 OPTN基因是第二个被确认的POAG致病基因，与正常眼压性青光眼(normal tension glaueoma NTG)密切相关。Sarfarazi等[23]将新发现的GLCIE定位于染色体10p14p15之间的21cM区域，并确定OPTN为候选基因。

　　2.2 OPTN基因的结构、功能 OPTN基因由16个外显子组成，编码577个氨基酸的蛋白。OPTN结构中有三个重要功能域：位于4、5外显子的亮氨酸拉链结构，10、11外显子的亮氨酸拉链和OPTN蛋白羧基末端的锌指结构。OPTN蛋白是一种分泌蛋白，广泛表达于眼球组织。OPTN在肿瘤坏死因子(TNFα)介导的杀伤作用中，可阻断E314.7K的保护作用，被认为是TNFα信号传导途径中的一员，在视神经中平衡或调控E314.7k蛋白以及TNFα的功能[24,25]。

　　2.3 OPTN基因的突变 Leung等[26]推测新发现的两个错义突变E103D和H486R是致病突变，但不认为已报道的R545Q是POAG致病突变和M9K8是青光眼高危突变。Tang等[27]等在日本人群中没有发现与青光眼相关的OPTN特异性序列改变。Kumar等[28]发现新的突变位点Thr202 Arg。说明不同种族存在不同的OPTN突变。Willoughby等[29]发现10个序列改变，其中H486R很可能是致病突变，而L41L与JOAG的易感性有关，并认为OPTN与低眼压性青光眼没有必然联系，而在JOAG发病中发挥作用。Frezzotti等[30]认为OPTN在NTG的发病机制中起重要作用。Sripriya等[31]则认为对POAG发挥作用的可能是OPTN的SNPs而非基因突变。

　　3 GLC1G(WDR36)

　　3.1 WDR36基因的定位 WDR36被确认为POAG第三个致病基因。SamPles等[32]将新的GLCIG定位在第5染色体的3.8Mb区域，Monmei等[33]进一步将其精确到2Mb区域。

　　3.2 WDR36基因的结构 WDR36也被称作T细胞激动WD重复蛋白(TAWDRP)，包括23个外显子，编码含951个氨基酸的蛋白。该蛋白是T细胞激动蛋白，至少含有8个WD40重复区域。许多眼球组织及眼外组织均表达WDR36基因。

　　3.3 WDR36基因的突变 有四个突变位点被确认为致病突变，分别是N3555，A499T，R529Q和D658G，其中D658G是最常见的突变。但Hewitt等[34]不认为D658G是澳洲人群的致病突变。Kramer等[35]也认为WDR36可能不是所研究家系的致病基因。Pang等[36]发现一个新的与JOAG相关的位点，位于5q22.l32。说明在该区域中尚存在不同于WDR36但与JOAG相关的基因，仍需进一步研究。

　　4 POAG其他相关位点

　　Charlesworth等[37]证实GLC1B位于染色体2cenq13，且该区域存在POAG易感基因，从而增加了该基因致病的可能性。该位点突变与正常眼压性青光眼相关，可能使视神经对眼内压变化异常敏感或使视神经损伤不依赖于眼内压。GLC1B[32]位于染色体3q2124，与高眼压，迟发性和对药物治疗中度敏感的POAG相关联。GLC1ID[38]位于染色体8q23，该基因位点相关的POAG以高眼压为特点。GLC1F[39]位于染色体7q3536，与高眼压性的POAG相关联。GLC1H[40]定位于2p15p16之间的4cM区域，该区域存在61个已知基因。至今为止已筛查出35个此类基因，但仍未发现致病突变。GLC1I[41]位于15q1113区域，该位点是通过PAOG临床特点结合统计方法定位出的。GLC1J和GLC1K分别位于9号染色体标记Dgsl841和Dgs271之间9cM区域和20号染色体标记D205894和D205878之间19cM区域[42]。

　　总之，随着分子遗传学技术的应用，青光眼的研究有了飞速发展。通过对致病基因的克隆、鉴定，对高危人群进行基因筛查、检测，最终可达到青光眼早期诊断和早期治疗的目的。

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