新的先天性眼球震颤致病基因鉴定及功能分析

Congenital nystagmus (CN) is an involuntary biocular conjugated eye oscillation, which usually occurs at birth or within the first few months in the life. Amblyopia, strabismus and abnormal head positions are frequently observed in CN patients, which severely affect the learning and working of the patients. In our previous study, an autosomal dominant CN family was identified, and a novel CN genetic locus was mapped to 9q33.1-q34.2 through whole genome linkage analysis. By exome sequencing and Sanger sequencing, a novel variation c.A>G/p.His>Arg in A gene was identified, which cosegregated with nystagmus in the family but was not detected in 571 normal controls. A gene encodes a modulator of synaptic secretion, which plays a pivotal role in synatic vesicle fusion and neurotransmitter releasing. In this study, we are aiming to establish the genotype-phenotype correlation in CN patients with A gene mutations by mutation analysis. We will then employ multidisciplinary approaches, including protein biochemistry, patch-clamp, immunocytochemical staining, fluorescence imaging, and transgenic C. elegans, to elucidate the molecular mechanisms underlying CN caused by A gene mutations. This study may contribute to the genetic dignosis and targeted drug development for CN.

先天性眼球震颤（Congenital Nystagmus，CN）是一种在出生时或出生后几个月内出现的不自主双眼共轭眼球颤动。CN患者通常伴随有弱视、斜视和异常头位，给患者的学习和生活带来了很大的困难。在前期研究中，收集并鉴定一个常染色体显性遗传CN家系，通过全基因组微卫星标记连锁分析，定位一个新的CN位点9q33.1-q34.2。进一步外显子组测序，在该区间内鉴定了一个可疑新的CN致病基因A，A基因c.A>G/p.His>Arg突变在家系中与CN表型共分离，而在571例正常对照中未发现。A基因编码一种突触分泌调节蛋白，在神经细胞中调控突触囊泡融合及神经递质释放。本研究拟收集更多的CN患者，对A基因进行突变筛查，进一步确定A基因突变引起CN的基因型-表型关系，通过体外和体内实验研究A蛋白突变对神经递质分泌影响，以及这些影响是如何导致CN的？上述研究将为CN的基因诊断和药物研发提供重要基础。

先天性眼球震颤是一种双眼共轭的不自主节律性眼球颤动，通常在出生时或出生后6个月内发病并持续终生。先天性眼球震颤通常伴随弱势和斜视，在世界范围内影响超过1/1000的人口，严重影响患者的生活质量。目前已经鉴定了4个先天性特发性眼球震颤致病基因和1个致病性拷贝数变异，然而对先天性眼球震颤的分子病理机制仍不清楚。.在该项目资助下，鉴定了一个新的先天性眼球震颤遗传位点9q33.1-q34.2，并在其中鉴定出一个新的致病基因STXBP1；在线虫行为学实验中，发现c.47A>G/p.H16R突变体STXBP1会降低unc-18（STXBP1在线虫体内的同源基因）缺失线虫的运动能力和涕灭威敏感性；发现H16R增强了与视网膜带状突触特异表达的突触融合蛋白syntaxin 3B的相互作用；鉴定了引起先天性眼球震颤的3个FRMD7新突变（c.998dupA/p.H333Qfs*2，c.580G>A/p.A194T和c.973A>G/p.R25G），1个PAX6已报道突变（c.622C>T/p.R208W）、1个PAX6新突变（c.1183+1G>A）以及1个GPR143新突变（c.819_822delAACA/p.T274Ifs*8）；发现FRMD7与GABA受体A2亚单位（GABRA2）胞质loop存在相互作用，导致先天性眼球震颤的突变体则显著降低FRMD7与GABRA2的相互作用；FRMD7在线虫中的同源基因为frm-3，frm-3基因缺失的线虫表现出运动减少和排卵障碍，在frm-3基因缺失线虫体内表达人FRMD7蛋白，以及GABRA2在线虫中的同源蛋白UNC-49B与GABRA2蛋白胞内loop的融合蛋白UNC-49B-A2loop，则能回补frm-3基因缺失线虫的运动缺陷和排卵障碍，引起眼球震颤的FRMD7突变体则只能部分回补这种缺陷；荧光漂白恢复实验发野生型FRMD7可以回补UNC-49B-A2loop在线虫突触内聚集的比例，突变体则回补效果较差。以上研究为理解先天性眼球震颤的分子病理机制提供了新的视角，并且为治疗先天性眼球震颤提供了新的靶点。.在该项目实施过程中累计参加3人次国内学术交流会议。在该项目支持下，发表SCI论文3篇，其中标注该项目且影响因子>5的SCI论文1篇，其他SCI论文2篇。在该项目资助下，已培养1名硕士生和3名博士生（均已毕业）。