PDE6C基因新发复合杂合突变致先天性全色盲1例

王成虎，杨卫华，周晨晨，卢睿，姚爱霞，臧晓，姚进

先天性全色盲是一种罕见的常染色体隐性遗传视锥细胞功能障碍的疾病，临床特征主要表现为视力低下、眼球震颤、畏光和色觉异常。该病的发病率约为1∶50,000～1∶30,000[1]。目前，已发现6 个与全色盲相关的致病基因，分别为CNGB3 基因、CNGA3 基因、GNAT2 基因、PDE6C 基因、PDE6H 基因和ATF6 基因[2]。除了目前已知的6 个基因外，仍有10%～25%的全色盲先证者的致病基因是未知的。本研究通过对我国1个常染色体隐性遗传先天性全色盲家系进行基因突变位点的筛查和遗传分析，发现了PDE6C 基因的1 个新的复合杂合突变组合，现报道如下。

1 临床资料

王某，男，12 岁，因“双眼视物模糊、眼球颤动10 年”于2018 年2 月3 日就诊于南京医科大学附属眼科医院。家属代诉，10 年前无明显诱因出现双眼视物模糊，伴眼球颤动、畏光，无眼红眼痛。发病以来，当地多家医院就诊，具体治疗措施不详，治疗后眼部症状无明显改善。查视力：双眼0.12（矫正）。双眼前节及眼底照相均未见明显异常。光学相干断层扫描（optical coherence tomography，OCT）示：双眼黄斑区视网膜厚度变薄，椭圆体带欠连续（图1A、1B）。色觉检查示：色觉分辨能力完全丧失。视网膜电图（electroretinogram，ERG）示：明视反应中视锥细胞反应重度降低（图1C、1D），30 Hz 闪烁ERG 中P1 波振幅重度降低，波形接近熄灭（图1E、1F），暗视反应中视杆细胞反应轻中度降低（图1G、1H）。中医四诊：咽燥，耳鸣，多梦盗汗，二便调。舌红少苔，脉细。西医诊断：（1）双眼全色盲，（2）双眼眼球震颤。中医诊断：视赤如白症（肝肾亏虚证）。建议其家庭成员进行基因检测。

图1 患者王某初诊时OCT及ERG图

二诊（2018 年7 月16 日）：眼科各项检查结果同前。其10 名家庭成员参加基因检测，包括2 名患者（Ⅲ-1 为先证者王某，男，12 岁；Ⅲ-2 为先证者之妹王某，女，7 岁）、3名携带者（Ⅰ-1、Ⅱ-3、Ⅱ-6）和5名正常者（Ⅰ-2、Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-4、Ⅱ-5）（图2）。基因检测结果显示，先证者王某III-1 及先证者之妹Ⅲ-2 的PDE6C 基因存在2 个杂合突变，即c.1771G＞A，p.E591K 和c.939+5G＞A，splicing（图3A、3B）。先证者之父Ⅱ-3 的PDE6C 基因存在c.1771G＞A 位点杂合变异（图3C）。先证者之母Ⅱ-6 的PDE6C 基因存在c.939+5G＞A 位点杂合变异（图3D）。该家系中男女患病机会均等。患者的双亲表型正常，但都是携带者。系谱中无连续传递现象。嘱患儿补肝肾对症治疗，并定期复诊。

图2 王某全色盲家系图

图3 先证者及其父母样本的PDE6C基因Sanger测序分析图

2 讨论

本研究对此全色盲家系进行基因检测结果显示，先证者编码区第1771号核苷酸由鸟嘌呤变异为腺嘌呤，导致第591 号氨基酸由谷氨酸变异为赖氨酸，为错义突变。此突变在正常人数据库中的频率较低，REVEL 软件预测为有害。编码区第939 号核苷酸下游第5位内含子核苷酸由鸟嘌呤变异为腺嘌呤，为剪接位点突变。经Human Splicing Finder 3.1软件分析得到野生型守恒值（conserved value，CV）为85.39，突变后CV 值变为73.22，两者差值变化为12.17，低于10%，提示该突变破坏了野生型PDE6C基因的剪接供体位点，可能产生新的剪接供体，导致氨基酸序列发生改变，使蛋白结构和功能受到破坏。Sanger 测序验证显示，先证者Ⅲ-1 和先证者之妹III-2 为复合杂合变异，分别遗传自其父亲和母亲。该复合杂合变异在该家系中突变与疾病表型共分离，是该家系致病突变位点。虽然这2 个突变国外已有报道[3]，但该复合杂合突变组合在国内外尚未见报道。

PDE6C 基因位于人类10 号染色体10q24，由22 个外显子组成。PDE6C 基因是在视锥细胞中编码环鸟苷酸（cyclicguanosinemonophosphate，cGMP）、磷酸二酯酶（phosphodiesterase，PDE）6C 的α 亚基，该亚基包含858 个氨基酸[4]。PDE6C 是存在于视网膜视锥细胞中的特异性cGMP 水解酶，在光刺激下催化cGMP 水解，cGMP 水平的降低可导致cGMP 门控通道关闭和膜的超极化[5]。在视锥细胞的视觉传导方面起重要作用，而PDE6C 的α 亚基对决定PDE6C 的特点及其整体的三维结构稳定至关重要[6]。PDE6C 基因突变包括错义突变、无义突变、剪切突变、插入或缺失突变等，可导致全色盲、视锥-视杆细胞营养不良、先天性黑朦、高度近视、自闭症等。

CHANG 等[4]在全色盲家系中发现PDE6C 基因编码区第2368 号碱基由鸟嘌呤变异为腺嘌呤，导致第790 号氨基酸由谷氨酸变异为赖氨酸，使得PDE6C 的催化活性降低到野生型水平的40%左右，这种错义突变的致病性源于转录和蛋白质水平的附加效应。GRAU 等[7]的研究表明，突变p.E790K和p.Y323N 显著降低了PDE 活性，突变p.Y323N 位于GAF 结构域上游的N 端，影响了一个非常保守的氨基酸，而这个氨基酸对于脊椎动物的感光系统非常重要。THIADENS 等[8]在2 个全色盲家系中发现了PDE6C 基因p.R29W 和p.Y323N 纯合突变。在本研究中，发现的PDE6C 基因突变位点（c.1771G＞A，p.E591K）导致591 号谷氨基酸被替代，可能破坏该位置蛋白质的α螺旋结构，使其不能与PDE6C 的活性位点相结合，此基因位点的错义突变与NICOLE 等[9]的发现一致。除此之外，PDE6C基因剪切位点c.939+5G＞A发生突变，可能导致产生新的氨基酸序列，使编码的蛋白剪接供体不能发挥正常功能。

本研究中发现了PDE6C 基因，它是一个新的复合杂合突变组合（c.1771G＞A，p.E591K；c.939+5G＞A，splicing），再次验证了PDE6C 基因复合杂合突变导致视锥细胞功能障碍，对此位点的深入研究将有助于从分子层面揭示PDE6C 基因突变导致的的全色盲的发病机制及开展靶向基因治疗。