刘丽梅教授中国人MODY家系NEUROD1基因E59Q突变的发现与功能解析

原创刘丽梅

编者按

在第80届美国糖尿病协会（ada）科学年会上，上海交通大学附属第六人民医院、上海市糖尿病研究所刘丽梅教授团队呈现了一项最新研究成果。本期微信为大家介绍在“17-b genetics-type 2 diabetes”专题展示的一项mody6基因e59q突变的发现与功能解析（1648-p），并邀请刘丽梅教授予以精彩点评。

研究摘要

刘丽梅等

目的/背景

在中国，超过80%的青少年成人型糖尿病（mody）是无法从基因上解释的。与较常见的mody2、mody3和mody5不同，mody致病基因中mody6比较少见。为了探讨neurod1是否与中国mody有关，我们在mody家系中筛选其突变，并探讨其潜在的致病机制。

方法

用pcr-直接测序法，筛查32个中国人mody家系（mody2、3和5基因突变阴性）的先证者neurod1基因突变；通过临床表型和病理生理研究以及突变3d模型构建，对新发现突变的功能意义进行解析。由于在蛋白质晶体结构数据库中没有neurod1蛋白的晶体结构以及相似性较高的同源蛋白，本研究采用i-tasser进行自动蛋白结构预测，通过能量优化和procheck程序的蛋白模型评价，进行3d模型构建和解析。

结果

一个neurod1基因杂合错义突变e59q（c.175 g>c，p.glu59gln）在1个mody家族中被鉴定；该突变源自neurod1的n端，氨基酸glu被gln取代所致；

neurod1基因glu59氨基酸残基在哺乳动物物种（恒河猴、小鼠、大鼠、狗、牛和马等）中高度保守；

4例携带突变的糖尿病患者（先证者、儿子、弟弟、妹妹）偏瘦，bmi为21.0 kg/m2（20.3~21.2 kg/m2）；与非携带者（n=6）相比，fins/fpg和2h ins/2hpg显著降低（p均<0.01）；先证者的父亲携带突变但无糖耐量异常，提示e59q突变呈不完全外显；

在其他先证者和201个正常葡萄糖耐量的对照受试者中未检测到e59q突变；

野生型glu59（带负电荷）与周围带正电荷的arg54和lys88形成较强的盐桥键；而glu59主链分别与gly56和asp61形成氢键；而在e59q突变体中，gln59侧链的盐桥键消失，但与arg54形成氢键。

结论/讨论

本研究提示，neurod1-e59q突变可能通过改变与其周围氨基酸的相互作用，改变n端分子构象。构象的改变影响了突变体e59q与胰岛素启动子的结合，进而降低胰岛素基因的转录活性，导致胰岛素分泌缺陷的mody6的发生。