眼皮肤白化病新的TYR基因突变位点报道分析

蔺美娜，卢永平，陈薪任，赵宁，隋钰，姜淼

（国家卫健委生殖健康与遗传医学重点实验室，辽宁省计划生育科学研究院，中国医科大学附属生殖医院优先遗传科，沈阳 110031）

眼皮肤白化病（oculocutaneous albinism，OCA）是一组以眼、皮肤、毛发黑色素沉着减少或缺乏为主要临床表现的常染色体隐性遗传病，全世界发病率约为1/20 000，中国汉族人口中发病率为1/18 000。OCA一般是由黑色素合成或转运相关基因突变所引起的，主要临床表现为普遍色素沉着不足，眼部改变包括黄斑中心凹发育不良、屈光不正、视力低下、畏光、虹膜半透明、眼球震颤、眼底着色不足及视觉纤维通路异常等。目前发现至少20个基因与OCA有关，其中包括7个非综合征OCA基因和13个综合征OCA基因，7个非综合征OCA基因分别是导致OCA1（OMIM#203100，#606952）、OCA2（OMIM#203200）、OCA3（OMIM#203290）、OCA4（OMIM #606574）、OCA5（OMIM #615312 ）、OCA6（OMIM #113750）、OCA7（OMIM#615179）的TYR、OCA2、TYRP1、SLC45A2、OCA5、SLC24A5和C10orf11［1］，13个综合征OCA基因分别为HPS1、AP3B1、HPS3、HPS4、HPS5、HPS6、DTNBP1、BLOC1S3、BLOC1S6、LYST、MYO5A、SMS、BEHRS。OCA分型比较多，症状相似，单纯通过临床表型很难区分，一般通过分子遗传学诊断确定分型。本研究报道了一个父子两代发病的OCA家系，通过全外显子测序技术识别致病基因并确定分型。

1 材料与方法

1.1 研究对象

先证者，男，42岁，表现为脸部皮肤白色，虹膜半透明，头发颜色略浅，眉毛黄白色，睫毛白色，视力差，高度近视，眼球左右震颤，畏光，智力正常。其妻子无症状，腿部残疾，智力正常。其子10岁，具有与先证者同样的临床表现，包括虹膜半透明、皮肤白色、眼球震颤、视力差等，家系图见图1。本研究经辽宁省计划生育科学研究院医学伦理委员会批准，所有基因诊断工作均获得患者家属的同意并签署知情同意书。

1.2 研究方法

图1 眼皮肤白化病家系图

1.2.1 标本收集和DNA提取：采集家系所有成员的静脉血5 mL，EDTA抗凝，-20 ℃保存备用。使用核酸自动提取仪QIAcube提取家系成员血液基因组DNA，试剂盒为QIAamp DNA Blood Mini Kit（货号51106，德国Qiagene公司），使用NanoDrop1000紫外分光光度计（美国Thermo Fisher Scientific公司）和Qubit3.0（美国Thermo Fisher Scientific公司）测定DNA浓度，-20 ℃冻存，待测序。

1.2.2 全外显子测序：先证者血液基因组DNA标准化，取50 ng先证者血液DNA，根据Sure Select Target Enrichment System 目标序列富集试剂盒（美国Agilent公司）的说明书进行文库构建，依次经过纯化、捕获、加接头、标记等程序，最后使用Agilent Bioanalyzer 2100（美国Agilent公司）对文库质量进行评估，然后取文库20 pmol上机测序，测序仪为NEXTSEQ 500（美国illumina公司）。测序数据通过bcl2fastq v2.18由bcl格式转换为fastq格式，通过BWA（http：//bio-bwa.sourceforge.net/）与GRCh37/hg19参考基因组序列进行比对，通过GATK4（https：//software.broadinstitute.org/gatk/）收集变异信息，通过Annovar（http：//annovar.openbioinformatics.org/en/latest/）进行注释。

1.2.3 Sanger测序：根据UCSC（https：//genome.ucsc.edu/）报道的TYR基因序列（NM_000372.4），使用Primer5.0设计TYR基因所有外显子及接头序列的PCR引物（表1）；由上海生工生物公司合成，PCR试剂为2 X goldstarMix（北京康为世纪），PCR扩增产物送上海生工公司进行Sanger测序，测序结果与TYR基因标准序列进行比对分析。

2 结果

2.1 全外显子测序结果

全外显子测序目标捕获区平均测序深度为60 X，碱基质量值≥30（Q30）的比例为80%，TargetEnrichment System 试剂盒共检测4 000个基因，检出可能致病的突变136个，选取与白化病相关的基因优先分析，结果发现先证者存在TYR c.1A＞G纯合突变。此位点在1 000 Genome Project数据库和EXAC数据库没有记录，经过生物信息学软件MutationTaster和SIFT进行预测，提示此位点可能为致病位点。

表1 TYR基因PCR引物序列

2.2 Sanger测序结果

对PCR产物进行Sanger 测序，结果显示先证者存在TYRc.1A＞G纯合突变；先证者的儿子存在TYRc.1A＞G和TYRc.929-930insC复合杂合突变；先证者妻子携带TYRc.929-930insC杂合突变，见图2。

图2 眼皮肤白化病家系成员Sanger测序图

3 讨论

OCA1是最常见和最严重的非综合征型眼皮肤白化病，发病率为1 ∶40 000，OCA1约占全世界白化病病例的50%。OCA1在不同人群中具有不同的发病率，高加索人群中最常见，中国人群中OCA1病例为白化病患者的64.3%～70.1%，非裔美国人中很少见。OCA1主要是由于TYR基因突变导致的，根据突变后残基的活性和黑色素合成情况可以分成OCA1A和OCA1B 2个亚型。OCA1A表型最严重，由于TYR基因无效突变产生不完整的多肽，终生几乎检测不到酪氨酸酶活性和黑色素合成，表现为白色头发和睫毛、乳白色的皮肤、淡蓝色或者半透明的虹膜；OCA1B症状较轻，由于TYR基因突变导致酪氨酸酶活性降低，可以部分检测到酪氨酸酶活性和黑色素合成，围产期出现临床症状，随着年龄的增长可能改善［2］。2种类型的OCA1都会出现视力低下、中央凹发育不全、眼球震颤等症状。根据HGMD专业版2018.3（http：//www.hgmd.cf.ac.uk/ac/gene.php?gene=TYR）大约有445个TYR基因突变位点被报道。

TYR（OMIM 606933）基因位于染色体11q14.3，包含5个外显子，编码一个52×103（529个氨基酸）的具有双重功能的Ⅰ型膜蛋白，它具有酪氨酸酶活性，催化酪氨酸转化为多巴，并在黑色素细胞中将多巴氧化为多巴醌；同时TYR蛋白还具有二羟吲哚氧化酶的活性。因此，TYR蛋白是黑色素形成过程中的关键因素，TYR基因突变导致酪氨酸酶功能异常，黑色素部分或全部丧失，引起白化病［3］。

本研究中，先证者父子均患有OCA1，呈现假显性遗传模式，应用全外显子测序技术对先证者进行致病基因识别，Sanger测序对家系成员进行验证，结果显示，先证者是TYRc.1A＞G纯合突变，其妻携带TYRc.929-930insC杂合突变，其子存在TYRc.1A＞G和c.929-930insC复合杂合变异。由此可见在家族遗传病的分析过程中，可能被假性的遗传模式干扰，要通过进一步的分子诊断技术正确识别致病基因。

起始密码子变异比较罕见，TYRc.1A＞G杂合突变1994年首次被英国摩菲眼科医院报道［4］，OCA患者同时合并TYRc.370T＞G和402G＞A 2个杂合突变。1989日本首次报道了TYRc.929-930insC纯合突变，并且通过细胞学实验证实此突变可以导致酪氨酸酶活性降低［5］。随后在其它国家也报道了OCA1中TYRc.929-930insC杂合突变复合其它位置的杂合突变［6-7］，而且携带TYRc.929-930insC杂合突变的患者均表现为眼球震颤［8］。2014年对来自中国34个家庭的98个患者进行筛查检测，首次报道了TYRc.1A＞G杂合突变，同时筛查结果显示TYRc.1A＞G和c.929_930insC的发生率为分别为1/68和6/68［8］。WANG等［9］报道TYRc.832C＞T 和TYRc.929_930insC复合杂合突变导致OCA1表型。目前世界上还没有TYRc.1A＞G纯合突变的报道，TYRc.929_930insC在中国人群比较高发，本次研究首次报道了TYRc.1A＞G和c.929-930insC复合杂合突变，TYRc.1A＞G导致TYR蛋白无法表达，TYRc.929-930insC导致TYR蛋白提前终止，都是致病性突变，结合患者的表型特征，该家系可能是OCA1A亚型。因此，TYRc.1A＞G纯合突变和TYRc.1A＞G和c.929-930insC复合杂合突变可能与OCA1A的表型有关。