视网膜裂孔激光后瞳孔不圆：云平台助力解析单侧眼组织缺损和视网膜裂症的家族遗传原因

视网膜裂孔激光后瞳孔不圆：云平台助力解析单侧眼组织缺损和视网膜裂症的家族遗传原因材料和方法0201研究背景眼组织缺损（OC）是一种常见的发育结构性缺陷，因视神经不完全闭合发展而成。通常在虹膜、脉络膜视网膜或视盘组织部分发生眼组织缺损。这一疾病进程由多种基因突变引起，具有遗传异质性和复杂性。理解OC发病分子机制及基因型与表型相关性，对于OC的分子诊断具有重要意义。

近期云平台助力温州医科大学金子兵教授课题组在Scientific Reports发表了一篇关于眼组织缺损致病性突变的研究，通过对OC患者及其家族成员进行了全外显子组测序（WES）、纯合子定位分析、全面变异分析，找到了血缘家族中单侧眼组织缺损与视网膜裂症的遗传原因，阐述了OC基因型表型相关性。跟随小编去看看吧。

杂志： Scientific Reports

影响因子：4.259

PMID:28831107

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研究背景

眼组织缺损（OC）是一种常见的发育结构性缺陷，因视神经不完全闭合发展而成。通常在虹膜、脉络膜视网膜或视盘组织部分发生眼组织缺损。这一疾病进程由多种基因突变引起，具有遗传异质性和复杂性。理解OC发病分子机制及基因型与表型相关性，对于OC的分子诊断具有重要意义。

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材料和方法

材料：采集患者及其家族成员血液，提取DNA

测序平台：Illumina HiSeq 2000

图1 RAX基因突变患者临床特征

2.WES及纯合子定位分析表明RAX发生了突变

WES平均测序深度30X 平均覆盖率＞95%。变异型分析的详细过程（图2A）。变体数据库中排除次要等位基因频率（MAF）>0.005的变异型，纯合子分析显示有12个大于2 Mb的纯合子位点（图2B）。在使用逐步筛选策略后，发现在纯合子区域有3个候选变异型（RAX、TRPM5、PCDH17）。在家族成员中扩大检测后筛选得到一个RAX错义突变（c.113 T> C，p.I38T），且在dbSNP137、1000 Genome、ESP6500、内部数据库、ExAC数据库中没有此错义突变（图3A-B）。

纯合子分析表明RAX基因位于18号染色体上较大的纯合子区域（18.19 Mb）（图2B）。 c.113 T> C变异使疏水性异亮氨酸转变为亲水性苏氨酸。该家族中基因型与表型分离（图3A，B）：患者父母是杂合子携带者，其健康的姐妹无此突变。在38位的异亮氨酸高度保守（图3C），核苷酸位点c.113T> C的PhyloP得分为2.986。表明RAX基因的纯合子突变 c.113 T> C是OC的病因。

图2 变异分析流程及纯合子分析图谱

图3 RAX突变鉴定（A.谱系遗传;B.Sanger验证;C.RAX基因 Ile38 氨基酸残基进化保守性）

3.RAX突变比较分析和结构分析

患者在RAX基因的两个等位基因的exon1内有突变（图4A）。RAX c.113 T > C突变导致38位的氨基酸错义突变，氨基酸I38位于八肽模体中，生信分析预测显示I38T错义突变具有破坏性（SIFT得分：0; MutationTaster得分：1），可能对蛋白质，视网膜和前神经折叠同源序列造成损害（PolyPhen2得分：0.873）。子域识别结果表明这个突变不在同源序列、配对序列中（SMART）。对RAX进行潜在功能分析（RaptorX，PyMol），构建结构模型（图4B），结合遗传分析及结构分析结果，我们推测序列改变增加了I38残基的螺旋构象，从而使RAX蛋白空间结构改变。

图4 RAX基因突变结构分析

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结果

在本研究中，我们对UC和视网膜裂症患者及其家庭成员进行了分子遗传学检测。利用全外显子组测序和纯合性定位组合方法，筛选后得到唯一候选致病基因RAX致病突变（c.113 T> C，p.I38T）。结果得到临床、功能模型数据的支持。本研究扩大了对RAX突变表型变异性的理解，有利于进一步理解OC发病分子机制及基因型表型相关性。

创新点

本研究不仅证明了WES和纯合子绘图是解析遗传异质性疾病患者致病性突变的有用工具，也有助于进一步阐明OC疾病发病分子机制及基因型表型相关性。

参考文献：

Huang X F Huang Z Q Lin D et al. Unraveling the genetic cause of a consanguineous family with unilateral coloboma and retinoschisis: expanding the phenotypic variability of RAX mutations.[J]. Sci Rep 2017 7(1).