劉麗梅教授中國人MODY家系NEUROD1基因E59Q突變的發現與功能解析

原創劉麗梅

編者按

在第80屆美國糖尿病協會（ada）科學年會上，上海交通大學附屬第六人民醫院、上海市糖尿病研究所劉麗梅教授團隊呈現了一項最新研究成果。本期微信為大家介紹在“17-b genetics-type 2 diabetes”專題展示的一項mody6基因e59q突變的發現與功能解析（1648-p），并邀請劉麗梅教授予以精彩點評。

研究摘要

劉麗梅等

目的/背景

在中國，超過80%的青少年成人型糖尿病（mody）是無法從基因上解釋的。與較常見的mody2、mody3和mody5不同，mody緻病基因中mody6比較少見。為了探讨neurod1是否與中國mody有關，我們在mody家系中篩選其突變，并探讨其潛在的緻病機制。

方法

用pcr-直接測序法，篩查32個中國人mody家系（mody2、3和5基因突變陰性）的先證者neurod1基因突變；通過臨床表型和病理生理研究以及突變3d模型建構，對新發現突變的功能意義進行解析。由于在蛋白質晶體結構資料庫中沒有neurod1蛋白的晶體結構以及相似性較高的同源蛋白，本研究采用i-tasser進行自動蛋白結構預測，通過能量優化和procheck程式的蛋白模型評價，進行3d模型建構和解析。

結果

一個neurod1基因雜合錯義突變e59q（c.175 g>c，p.glu59gln）在1個mody家族中被鑒定；該突變源自neurod1的n端，氨基酸glu被gln取代所緻；

neurod1基因glu59氨基酸殘基在哺乳動物物種（恒河猴、小鼠、大鼠、狗、牛和馬等）中高度保守；

4例攜帶突變的糖尿病患者（先證者、兒子、弟弟、妹妹）偏瘦，bmi為21.0 kg/m2（20.3~21.2 kg/m2）；與非攜帶者（n=6）相比，fins/fpg和2h ins/2hpg顯著降低（p均<0.01）；先證者的父親攜帶突變但無糖耐量異常，提示e59q突變呈不完全外顯；

在其他先證者和201個正常葡萄糖耐量的對照受試者中未檢測到e59q突變；

野生型glu59（帶負電荷）與周圍帶正電荷的arg54和lys88形成較強的鹽橋鍵；而glu59主鍊分别與gly56和asp61形成氫鍵；而在e59q突變體中，gln59側鍊的鹽橋鍵消失，但與arg54形成氫鍵。

結論/讨論

本研究提示，neurod1-e59q突變可能通過改變與其周圍氨基酸的互相作用，改變n端分子構象。構象的改變影響了突變體e59q與胰島素啟動子的結合，進而降低胰島素基因的轉錄活性，導緻胰島素分泌缺陷的mody6的發生。