家族性卵巢早衰致病基因筛选及功能研究

Premature ovarian failure (POF) is a complex heritable disorder known to be heterogeneous both in etiology and phenotype. Numerous candidate gene studies designed to identify POF susceptibility loci have been published, but most positive findings have not been confirmed in following functional study. Therefore, the etiology of most patients remains unknown. This project will focus on the causative gene and molecular mechanism of familial POF. First, whole-genome exome sequencing will be performed in 3 rare pedigree of familial POF and candidate genes and variants will be initially identified; and then the knockout mouse will be set up, followed by functional studies both in vivo and in vitro to clarify the possible pathogenic mechanism of the candidate genes and to elucidate the deleterious effect when causative mutations occur; finally, the susceptible genes will be screened in a large cohort of sporadic POF patients to verify the heterogeneity of POF. The results will provide new clues for identifying novel genes and related mechanism contributing to POF and ovarian development. The project would be helpful for clinical prevention, genetic diagnosis and treatment.There is no related report at present.

卵巢早衰（premature ovarian failure，POF）是一种临床高度异质、病因混杂的疾病，绝大多数患者发病机制尚不清楚，无有效治疗手段。本项目重点研究家族性卵巢早衰致病基因和作用机理。首先利用全基因组外显子测序技术（exome sequencing），对3个临床罕见的家族性卵巢早衰家系部分成员进行筛查，初步确定候选基因和突变位点；然后通过基因敲除小鼠模型和体外功能实验，研究候选基因功能，明确致病基因，阐明基因突变对蛋白功能和卵巢功能的影响；并在大样本散发POF患者中筛查候选基因突变，验证致病基因在POF发病中的作用，阐明散发型患者与家族性POF发病机制方面的共性和特性。本项目研究结果为发现卵巢功能相关基因、阐明POF发病机理提供新的线索，对认识POF病因的遗传异质性和临床基因诊断提供重要的实验和理论基础。相关的研究还末见报道。

1.借助全外显子组测序技术，我们在POI家系中首次发现了CSB-PGBD3杂合错义突变，并在散发性POI患者中发现了另外2个杂合突变。通过体外实验，我们首次发现CSB-PGBD3在灵长类动物卵母细胞中表达，CSB-PGBD3突变可通过影响其与RNApolII结合而抑制其DNA损伤修复功能。从而提出CSB-PGBD3基因突变导致的卵母细胞DNA损伤修复机制缺陷与POI发生密切相关。该基因被OMIM收录并命名为“POF11”基因。另一POI家系的全外显子组测序首次发现了MSH5纯和错义突变p.D487Y，并首次利用CRISPR/Cas9技术构建了Msh5点突变小鼠模型，发现纯和突变雌鼠出现POI表型，为该突变的致病性提供了直接证据。通过体外实验证实突变p.D487Y影响了MSH5对DNA双链损伤的修复能力，为DNA损伤修复机制完整性与POI的关系提供了另一佐证。2.首次在中国汉族散发性POI患者中发现两个MCM8杂合错义突变，并通过功能研究证实突变影响了MCM8对DNA双链损伤的修复，进一步证实DNA损伤修复机制缺陷与POI发生的相关性。3.开展国际合作，在中国汉族和塞尔维亚人种POI患者中进行转录因子SOHLH1和SOHLH2基因突变筛查，并发现多个基因突变。预测突变可能通过影响SOHLH1和SOHLH2的转录活性进而影响下游基因表达，导致POI的发生。该基因突变的人种差异为中国POI患者的遗传咨询提供有效依据。4.首次在中国汉族POI人群中发现转录因子NR5A1突变，并通过功能实验发现该突变可影响NR5A1对多个下游基因的转录激活，从而影响激素合成、卵泡募集等生理过程，导致卵巢功能衰竭。5.通过散发性POI与FMR1基因突变的相关性研究，发现FMR1前突变在中国汉族散发性POI患者中的发生率远低于高加索人种，提示FMR1基因突变存在显著的种族差异，FMR1前突变不是中国汉族POI的常见病因，为FMR1临床检测的开展提供实验和理论证据。