眼皮膚白化病新的TYR基因突變位點報道分析

藺美娜，盧永平，陳薪任，趙寧，隋鈺，姜淼

（國家衛健委生殖健康與遺傳醫學重點實驗室，遼寧省計劃生育科學研究院，中國醫科大學附屬生殖醫院優先遺傳科，沈陽 110031）

眼皮膚白化病（oculocutaneous albinism，OCA）是一組以眼、皮膚、毛發黑色素沉著減少或缺乏為主要臨床表現的常染色體隱性遺傳病，全世界發病率約為1/20 000，中國漢族人口中發病率為1/18 000。OCA一般是由黑色素合成或轉運相關基因突變所引起的，主要臨床表現為普遍色素沉著不足，眼部改變包括黃斑中心凹發育不良、屈光不正、視力低下、畏光、虹膜半透明、眼球震顫、眼底著色不足及視覺纖維通路異常等。目前發現至少20個基因與OCA有關，其中包括7個非綜合征OCA基因和13個綜合征OCA基因，7個非綜合征OCA基因分別是導致OCA1（OMIM#203100，#606952）、OCA2（OMIM#203200）、OCA3（OMIM#203290）、OCA4（OMIM #606574）、OCA5（OMIM #615312 ）、OCA6（OMIM #113750）、OCA7（OMIM#615179）的TYR、OCA2、TYRP1、SLC45A2、OCA5、SLC24A5和C10orf11［1］，13個綜合征OCA基因分別為HPS1、AP3B1、HPS3、HPS4、HPS5、HPS6、DTNBP1、BLOC1S3、BLOC1S6、LYST、MYO5A、SMS、BEHRS。OCA分型比較多，癥狀相似，單純通過臨床表型很難區分，一般通過分子遺傳學診斷確定分型。本研究報道了一個父子兩代發病的OCA家系，通過全外顯子測序技術識別致病基因并確定分型。

1 材料與方法

1.1 研究對象

先證者，男，42歲，表現為臉部皮膚白色，虹膜半透明，頭發顏色略淺，眉毛黃白色，睫毛白色，視力差，高度近視，眼球左右震顫，畏光，智力正常。其妻子無癥狀，腿部殘疾，智力正常。其子10歲，具有與先證者同樣的臨床表現，包括虹膜半透明、皮膚白色、眼球震顫、視力差等，家系圖見圖1。本研究經遼寧省計劃生育科學研究院醫學倫理委員會批準，所有基因診斷工作均獲得患者家屬的同意并簽署知情同意書。

1.2 研究方法

圖1 眼皮膚白化病家系圖

1.2.1 標本收集和DNA提取：采集家系所有成員的靜脈血5 mL，EDTA抗凝，-20 ℃保存備用。使用核酸自動提取儀QIAcube提取家系成員血液基因組DNA，試劑盒為QIAamp DNA Blood Mini Kit（貨號51106，德國Qiagene公司），使用NanoDrop1000紫外分光光度計（美國Thermo Fisher Scientific公司）和Qubit3.0（美國Thermo Fisher Scientific公司）測定DNA濃度，-20 ℃凍存，待測序。

1.2.2 全外顯子測序：先證者血液基因組DNA標準化，取50 ng先證者血液DNA，根據Sure Select Target Enrichment System 目標序列富集試劑盒（美國Agilent公司）的說明書進行文庫構建，依次經過純化、捕獲、加接頭、標記等程序，最后使用Agilent Bioanalyzer 2100（美國Agilent公司）對文庫質量進行評估，然后取文庫20 pmol上機測序，測序儀為NEXTSEQ 500（美國illumina公司）。測序數據通過bcl2fastq v2.18由bcl格式轉換為fastq格式，通過BWA（http：//bio-bwa.sourceforge.net/）與GRCh37/hg19參考基因組序列進行比對，通過GATK4（https：//software.broadinstitute.org/gatk/）收集變異信息，通過Annovar（http：//annovar.openbioinformatics.org/en/latest/）進行注釋。

1.2.3 Sanger測序：根據UCSC（https：//genome.ucsc.edu/）報道的TYR基因序列（NM_000372.4），使用Primer5.0設計TYR基因所有外顯子及接頭序列的PCR引物（表1）；由上海生工生物公司合成，PCR試劑為2 X goldstarMix（北京康為世紀），PCR擴增產物送上海生工公司進行Sanger測序，測序結果與TYR基因標準序列進行比對分析。

2 結果

2.1 全外顯子測序結果

全外顯子測序目標捕獲區平均測序深度為60 X，堿基質量值≥30（Q30）的比例為80%，TargetEnrichment System 試劑盒共檢測4 000個基因，檢出可能致病的突變136個，選取與白化病相關的基因優先分析，結果發現先證者存在TYR c.1A＞G純合突變。此位點在1 000 Genome Project數據庫和EXAC數據庫沒有記錄，經過生物信息學軟件MutationTaster和SIFT進行預測，提示此位點可能為致病位點。

表1 TYR基因PCR引物序列

2.2 Sanger測序結果

對PCR產物進行Sanger 測序，結果顯示先證者存在TYRc.1A＞G純合突變；先證者的兒子存在TYRc.1A＞G和TYRc.929-930insC復合雜合突變；先證者妻子攜帶TYRc.929-930insC雜合突變，見圖2。

圖2 眼皮膚白化病家系成員Sanger測序圖

3 討論

OCA1是最常見和最嚴重的非綜合征型眼皮膚白化病，發病率為1 ∶40 000，OCA1約占全世界白化病病例的50%。OCA1在不同人群中具有不同的發病率，高加索人群中最常見，中國人群中OCA1病例為白化病患者的64.3%～70.1%，非裔美國人中很少見。OCA1主要是由于TYR基因突變導致的，根據突變后殘基的活性和黑色素合成情況可以分成OCA1A和OCA1B 2個亞型。OCA1A表型最嚴重，由于TYR基因無效突變產生不完整的多肽，終生幾乎檢測不到酪氨酸酶活性和黑色素合成，表現為白色頭發和睫毛、乳白色的皮膚、淡藍色或者半透明的虹膜；OCA1B癥狀較輕，由于TYR基因突變導致酪氨酸酶活性降低，可以部分檢測到酪氨酸酶活性和黑色素合成，圍產期出現臨床癥狀，隨著年齡的增長可能改善［2］。2種類型的OCA1都會出現視力低下、中央凹發育不全、眼球震顫等癥狀。根據HGMD專業版2018.3（http：//www.hgmd.cf.ac.uk/ac/gene.php?gene=TYR）大約有445個TYR基因突變位點被報道。

TYR（OMIM 606933）基因位于染色體11q14.3，包含5個外顯子，編碼一個52×103（529個氨基酸）的具有雙重功能的Ⅰ型膜蛋白，它具有酪氨酸酶活性，催化酪氨酸轉化為多巴，并在黑色素細胞中將多巴氧化為多巴醌；同時TYR蛋白還具有二羥吲哚氧化酶的活性。因此，TYR蛋白是黑色素形成過程中的關鍵因素，TYR基因突變導致酪氨酸酶功能異常，黑色素部分或全部喪失，引起白化病［3］。

本研究中，先證者父子均患有OCA1，呈現假顯性遺傳模式，應用全外顯子測序技術對先證者進行致病基因識別，Sanger測序對家系成員進行驗證，結果顯示，先證者是TYRc.1A＞G純合突變，其妻攜帶TYRc.929-930insC雜合突變，其子存在TYRc.1A＞G和c.929-930insC復合雜合變異。由此可見在家族遺傳病的分析過程中，可能被假性的遺傳模式干擾，要通過進一步的分子診斷技術正確識別致病基因。

起始密碼子變異比較罕見，TYRc.1A＞G雜合突變1994年首次被英國摩菲眼科醫院報道［4］，OCA患者同時合并TYRc.370T＞G和402G＞A 2個雜合突變。1989日本首次報道了TYRc.929-930insC純合突變，并且通過細胞學實驗證實此突變可以導致酪氨酸酶活性降低［5］。隨后在其它國家也報道了OCA1中TYRc.929-930insC雜合突變復合其它位置的雜合突變［6-7］，而且攜帶TYRc.929-930insC雜合突變的患者均表現為眼球震顫［8］。2014年對來自中國34個家庭的98個患者進行篩查檢測，首次報道了TYRc.1A＞G雜合突變，同時篩查結果顯示TYRc.1A＞G和c.929_930insC的發生率為分別為1/68和6/68［8］。WANG等［9］報道TYRc.832C＞T 和TYRc.929_930insC復合雜合突變導致OCA1表型。目前世界上還沒有TYRc.1A＞G純合突變的報道，TYRc.929_930insC在中國人群比較高發，本次研究首次報道了TYRc.1A＞G和c.929-930insC復合雜合突變，TYRc.1A＞G導致TYR蛋白無法表達，TYRc.929-930insC導致TYR蛋白提前終止，都是致病性突變，結合患者的表型特征，該家系可能是OCA1A亞型。因此，TYRc.1A＞G純合突變和TYRc.1A＞G和c.929-930insC復合雜合突變可能與OCA1A的表型有關。