纯合/杂合/半合子
人类基因组是二倍体,基因都是在一条条染色体上,每两条类似的染色体被组合成一对;
每个人都是有46条,23对染色体,其中男性是 22对+XY,女性是 22对+XX。前22对被称为常染色体,后面的X和Y因为跟性别相关,所以又被称为性染色体。
其中,常染色体性状大小功能和基因的分布都是一样的,也就是说两条染色体的同一位置各有一个基因,被称为等位基因。
不同基因发病情况是不一样的,有的是其中一个发生问题就会发病,有的是两个都发生问题才会发病。其中,只有一个基因发生问题,另一个好好地,那就叫杂合变异,如果两个基因都发生变化,那就是纯合变异。
因为DMD在X染色体上,在男性体内只有一个X染色体,没有跟它搭伙的,所以发生问题的话,不叫杂合也不叫纯合,叫做半合子变异。
符号 | 表示含义 | 示例 |
EX | 外显子 | |
c. | 核苷酸(cDNA) | |
p. | 氨基酸 | |
DEL | 缺失变异, | EX45 DEL”含义为第45号外显子缺失 |
DUP | 重复变异 | EX2-4 DUP”含义为:第2至4号外显子重复 |
INV | 倒位变异, | |
TRA | 易位变异; | |
* | 无义突变 | 表示碱基突变导致终止密码子,翻译停止 |
fs(frame shit) | 移码突变 | c.9204_9207delCAAA(p.Asn3068Lysfs)”含义为: cDNA第9204至9207位缺失CAAA四碱基,导致氨基酸序列由天冬酰胺突变为赖氨酸,且造成了移码突变。 |
het | 杂合子 | 女性性染色体(XX)上仅一条X染色体存在致病变异 |
hemi | 半合子 | 男性性染色体(XY)中的染色体X存在致病变异。 |
抗肌萎缩蛋白病(Dystrophinopathy)是常见的神经肌肉病,是由X染色体上Dystrophin基因突变,导致所编码的抗肌萎缩蛋白缺陷而引起的。根据发病年龄、有无肌肉假性肥大、病程及预后等,分为Duchenne型肌营养不良症(DMD)和Becker型肌营养不良症(BMD)。前者症状较重,是严重的进行性肌营养不良症类型,3~5岁起病,走路易跌倒,上楼和蹲起困难,于12岁前丧失独立行走能力,约20岁死于呼吸和循环衰竭。后者症状较轻,起病较晚,16岁后仍能独立行走,甚至60岁后仍能维持独立行走能力,部分患者生存期接近正常。
DMD/BMD在活产男婴中发病率分别为1/3500和1/12000,无地理或种族差异。Duchenne型肌营养不良症通常由Dystrophin基因无义突变或框移突变所致,造成肌膜抗肌萎缩蛋白(dystrophin)缺失,肌肉活检几乎不能检出dystrophin蛋白。Becker型肌营养不良症通常由Dystrophin基因整码突变所致,可在肌膜上产生截短的、有部分功能的dystrophin蛋白。 [0004] Dystrophin基因是人类最大的基因之一,位于Xp21,长度约2.3Mb。该基因编码区包括79个外显子及7个组织特异性的启动子,其mRNA序列长14Kb。
Dystrophin基因最多见的突变是基因内部一个或多个外显子的缺失,占总突变类型的65%。而重复型突变的发生率因检测手段敏感性不同为5%~15%。其余的突变则为点突变或微缺失,通常导致无义突变和移码突变。
在Dystrophin基因的突变中,约有30%是新发突变,而非遗传所致。缺失几乎可发生于该基因的任何部位,但存在两个缺失热区。一个位于基因的中央区域,包括45~55号外显子之间的一个或多个外显子的缺失;另一个缺失热区位于基因的5’端,包括2~19号外显子之间的一个或多个外显子的缺失。位于缺失热区中的外显子的缺失约占全部各种缺失的98%。与缺失突变不同,点突变没有显著的分布热点,随机地分布于整个基因上。在DMD患者所发现的点突变多数为无义突变或导致移码的微缺失或微插入,剪接位点的突变也比较多见,约占点突变的34%。
Dystrophin基因巨大,存在多种可变剪接方式,而且突变类型多样。为了对DMD患者及女性携带者进行准确的诊断,查明具体突变,往往需要根据具体家系的实际情况,以及实验室的具体条件,联合应用不同的基因检测技术,以获得最全面、准确的Dystrophin基因信息,这大大增加了Dystrophin基因检测的难度。
目前,Dystrophin基因的突变检测方法主要有如下几种:多重连接依赖性探针扩增(MLPA)、二代测序(NGS)及Sanger测序等。上述这些检测方法均只能检出部分突变类型,检出率低。MLPA仅可以检出Dystrophin基因外显子缺失和重复,不能检测微小的缺失、重复及点突变,检出率(检出率指通过分子生物学手段检测出的疑似患病个体数目与临床确诊的患病个体数目之比)约60%,存在明显漏检。二代测序可以检测点突变、20bp以内的插入缺失及微小重复。对于长片段重复、倒位等结构变异检测效果不佳。此外,由于二代测序读长短,平均约300bp~400bp,靶向捕获测序需要间隔小于300bp设计探针,为实现Dystrophin全基因捕获测序,需要合成万余条捕获探针,合成成本高。因此,大多数二代捕获测序仅仅针对Dystrophin基因外显子区进行捕获检测,而对内含子区变异存在漏检。Sanger测序通量低,一个测序反应仅可以检测600~800bp,为实现Dystrophin全基因测序,需要开展三千多个测序反应,大大增加了检测周期;同时成本极高,患者的费用负担较重。因此,大多数Sanger测序也仅仅针对Dystrophin基因的外显子区,同样对内含子区变异存在漏检。由于Dystrophin基因长度约2.3Mb,PCR扩增长度最长约10K,如果采用PCR,需要230对左右的PCR引物,引物太多扩增容易失败。此外,如果PCR引物位于缺失的区段,将导致PCR失败。因此Dystrophin基因不适合PCR扩增方法。