PJVK基因與聽神經(jīng)病*

張秋靜 綜述 王秋菊 審校

聽神經(jīng)病(auditory neuropathy,AN)是聽神經(jīng)功能異常而外毛細胞功能正常的一種聽覺障礙性疾病，系聽覺信息傳輸處理過程的異常[1]。臨床表現(xiàn)[2～6]為以言語辨別能力下降為主的聽力損失，言語識別率差，與純音聽閾不成比例；聽力損失可為輕度、中度到重度；耳聲發(fā)射多正?；蜉p度改變, 聽性腦干反應(yīng)嚴重異常，聲刺激鐙骨肌反射消失或閾值升高。1996 年 Starr 等首次將這組癥候群命名為“聽神經(jīng)病”[7]。

近年來，隨著分子遺傳學(xué)技術(shù)的發(fā)展，聽神經(jīng)病的遺傳學(xué)研究取得了很大突破。目前已知的遺傳方式包括常染色體隱性遺傳、常染色體顯性遺傳、X-連鎖遺傳以及線粒體突變致病，表型涉及綜合征型和非綜合征型聾。約有40%的聽神經(jīng)病患者伴有其他外周神經(jīng)受累[1]，如Charcot-Marie-Tooth綜合征[8]、Waardenburg綜合征[9]、Friedreich共濟失調(diào)綜合征[10]、Leber遺傳性視神經(jīng)病[11]以及Refsum病[12]等均可伴有聽神經(jīng)病表型。與聽神經(jīng)病相關(guān)的基因有PJVK[13]、OTOF[14]、DIAPH3[15]、MPZ[16]、OPA1[17]、WFS1[18]和TMEM126A[19]等基因；此外，王秋菊等[20]還定位了與X-連鎖遺傳性聽神經(jīng)病相關(guān)的AUNX1基因座位并在散發(fā)聽神經(jīng)病患者中檢測到線粒體12SrRNAT1095C突變[21]。其中，PJVK基因是目前除OTOF基因之外的另一個與非綜合征型隱性遺傳性聽神經(jīng)病相關(guān)的致病基因。

1 PJVK基因的結(jié)構(gòu)

PJVK基因由Delmaghani等[13]于2006年首次發(fā)現(xiàn)并命名，也稱為DFNB59基因，位于染色體2q31.1～2q31. 3區(qū)域，DNA序列全長9 800 bp，含有7個外顯子，其中第一個外顯子為非編碼外顯子。該基因編碼由352個氨基酸組成的蛋白pejvakin，其中第249～258位氨基酸形成核定位信號基序(nuclear localization signal,NLS)，第305～331位氨基酸形成一種可以與DNA相互作用的鋅指結(jié)構(gòu)(zinc-binding domains)。Pejvakin蛋白是DFNA5-gasdermin-MLZE蛋白家系中的一員，與DFNA5蛋白同源。

2 PJVK基因的表達及分布

2006年，Delmaghani等[13]應(yīng)用多克隆抗體免疫熒光染色方法，在小鼠耳蝸Corti器、螺旋神經(jīng)節(jié)細胞以及前三級聽覺傳入通路(耳蝸核、上橄欖復(fù)合體、下丘)的神經(jīng)元細胞中發(fā)現(xiàn)有pejvakin蛋白表達。在傳入神經(jīng)通路上，pejvakin蛋白僅在神經(jīng)元胞體中有表達，而在纖維束中無表達。在出生1天的小鼠中，在內(nèi)、外柱細胞中可檢測到pejvakin蛋白標(biāo)記；在出生4天的小鼠中，在發(fā)育著的內(nèi)、外毛細胞的動纖毛中發(fā)現(xiàn)有pejvakin蛋白表達；出生12天的小鼠，可在外毛細胞的表皮板中發(fā)現(xiàn)有pejvakin蛋白的較強表達，而在內(nèi)毛細胞中，pejvakin蛋白僅在出生12天左右的小鼠中有微弱而短暫的表達。結(jié)合PJVK基因相關(guān)聽神經(jīng)病的臨床聽力學(xué)特征推斷，PJVK基因突變所致聽神經(jīng)病的病變部位主要位于聽覺傳導(dǎo)通路，影響動作電位的傳導(dǎo)及細胞內(nèi)物質(zhì)交換，而內(nèi)毛細胞的功能不受影響。

3 PJVK基因的功能研究

結(jié)構(gòu)域是蛋白質(zhì)維持其結(jié)構(gòu)特征的基本單元，并且通常與特定的功能相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)pejvakin蛋白含有核定位信號基序和鋅指結(jié)構(gòu)兩個結(jié)構(gòu)域，核定位信號[22]是一種存在于細胞內(nèi)許多蛋白質(zhì)中、并介導(dǎo)蛋白質(zhì)由細胞質(zhì)向細胞核內(nèi)轉(zhuǎn)運的氨基酸序列；轉(zhuǎn)錄因子及其他許多在細胞增殖、分化等方面發(fā)揮重要作用的蛋白如組蛋白、DNA和RNA聚合酶、RNA加工蛋白等均在細胞核內(nèi)發(fā)揮作用，大多數(shù)的核內(nèi)蛋白需通過內(nèi)源性的核定位信號幫助其穿越核孔復(fù)合物進入細胞核。這一基序上的功能突變可阻止核定位蛋白由胞漿進入胞核，進而影響蛋白質(zhì)的表達以及細胞的增殖、分化等。鋅指結(jié)構(gòu)[23]由多個半胱氨酸和/或組氨酸組成 ,通過鋅離子來維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，通過與目的基因的DNA或RNA結(jié)合，或鋅指之間的相互作用來調(diào)控基因表達。

2006年，Delmaghani等[13]將攜帶c.547C>T突變的PJVK基因?qū)胄∈?，成功獲得了AN動物模型。與野生型小鼠相比，攜帶c.547C>T突變的小鼠耳蝸和腦干的形態(tài)學(xué)研究未發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性異常，但應(yīng)用多克隆抗體免疫熒光染色方法檢測到突變蛋白在外毛細胞表皮板的表達減弱，而在細胞質(zhì)中表達增強，提示蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)存在錯誤定位。

2007年，Schwander等[24]應(yīng)用乙基亞硝基脲(N-ethyl-N-nitrosourea，ENU)誘導(dǎo)小鼠基因突變，在Sirtaki小鼠中發(fā)現(xiàn)了PJVK基因的一個A-to-T點突變，該突變使第290位氨基酸位點形成了終止密碼子，導(dǎo)致pejvakin蛋白的后62位氨基酸片段的缺失。Sirtaki小鼠表現(xiàn)為前庭功能異常，聽力進行性下降，與野生型小鼠相比，Sirtaki小鼠的ABR反應(yīng)閾明顯升高，各波潛伏期顯著延長，DPOAE大部分頻率未引出反應(yīng)。而2006年，Delmaghani等[13]報道的攜帶PJVK基因c.547C>T突變的聽神經(jīng)病小鼠則不伴有前庭功能異常，聽力無進行性下降，DPOAE正常。Schwander等[24]認為在Sirtaki小鼠中發(fā)現(xiàn)的突變導(dǎo)致鋅指結(jié)構(gòu)的缺失,是產(chǎn)生上述兩種小鼠表型差異的可能原因，故推測鋅指結(jié)構(gòu)與毛細胞功能密切相關(guān)。

4 PJVK基因篩查情況

自2006年首次發(fā)現(xiàn)并報道PJVK基因至今，學(xué)者們分別在伊朗、摩洛哥、土耳其及荷蘭等患者中發(fā)現(xiàn)了該基因的12種突變(表1)。

表1 已知的PJVK基因突變

2006年，Delmaghani等[13]報道了來自伊朗的4個常染色體隱性遺傳性聽神經(jīng)病家系，通過分子遺傳學(xué)研究，首次報道在1個家系中發(fā)現(xiàn)了PJVK基因c.161C>T錯義突變，3個家系中檢測到該基因的c.547C>T錯義突變。

2007年，Hashemzadeh Chaleshtori等[25]對來自伊朗六個省的30個常染色體隱性遺傳性聾家系進行PJVK基因編碼區(qū)的PCR擴增及產(chǎn)物直接測序，發(fā)現(xiàn)了2種移碼突變(c.726delT和c.988delG)和3種錯義突變(c.793C>T, c.793C>G和c.874G>A) 。其中，c.726delT和c.988delG兩種移碼突變導(dǎo)致編碼的蛋白質(zhì)分別在第248位及第336位密碼子處提前終止，且與耳聾表型共分離，在100例對照者中未發(fā)現(xiàn)這兩種突變，提示此為致聾突變。c.874G>A突變并未處于氨基酸的保守區(qū)，也未與耳聾表型共分離，在1例對照者中也發(fā)現(xiàn)了該變異，提示這可能是一種少見的基因多態(tài)性改變而非致病突變。c.793C>T和c.793C>G也為多態(tài)性改變。

2007年，Collin等[26]將來自土耳其的一個常染色體隱性遺傳性聾家系定位于2q31.1～2q33.1的區(qū)域，并對該區(qū)域內(nèi)的PJVK基因進行了篩查，發(fā)現(xiàn)了一個新的純合無義突變c.499C>T，且該突變與耳聾表型共分離。該堿基改變形成了一個過早出現(xiàn)的終止密碼子，使得患者體內(nèi)可能表達含有N端166個氨基酸的蛋白質(zhì)片段。此外，在另一個土耳其的常染色體隱性遺傳性聾家系中檢測到了c.547C>T純合突變，并且該突變也與耳聾表型共分離。Collin等[26]人又進一步對來自荷蘭的87位耳聾患者進行了PJVK基因篩查，在兩位患者中分別發(fā)現(xiàn)c.509_512delCACT和c.731T>G兩種新的雜合突變，而在90例對照者中沒有發(fā)現(xiàn)該兩種突變。c.509_512delCACT導(dǎo)致框移改變，并在突變位點之后的第35位氨基酸位點處形成了終止密碼子；此外還在2位患者以及3位對照者中發(fā)現(xiàn)c.874G>A雜合突變，也證實該變異可能為基因多態(tài)性改變。

2007年，Ebermann等[27]報道了一個來自摩洛哥的常染色體隱性遺傳性聾及視網(wǎng)膜變性的家系。通過連鎖分析及候選基因篩查發(fā)現(xiàn)，兩種病變由不同的基因突變所致。其中，PJVK基因c.113_114insT突變與耳聾表型相關(guān)，該突變可能誘導(dǎo)形成一個含有47個氨基酸的蛋白質(zhì)片段。

2007年,Schwander等[24]對177個常染色體隱性遺傳非綜合征型聾家系進行PJVK基因突變檢測，并且在一個伊朗家系中發(fā)現(xiàn)了c.122delA缺失突變，該突變可能使第58位氨基酸位點處形成終止密碼子。

綜上所述，多數(shù)致病突變導(dǎo)致pejvakin蛋白氨基酸鏈的截短，致使核定位信號基序和/或鋅指結(jié)構(gòu)的丟失，這也說明這兩個結(jié)構(gòu)域與pejvakin蛋白功能密切相關(guān)。

隨著對聽神經(jīng)病研究的深入和臨床聽力學(xué)檢測技術(shù)的進步，目前的研究發(fā)現(xiàn)聽神經(jīng)病的發(fā)病率高于之前文獻報道。2008年，Kirkim等[28]報道，在土耳其的安納托利亞西部地區(qū)，嬰幼兒中聽神經(jīng)病的發(fā)病率達0.044%，在聽力損失患兒中聽神經(jīng)病發(fā)病率達15.38%；2009年，Dowley等[29]報道，在英國當(dāng)?shù)氐膵胗變褐新犐窠?jīng)病的發(fā)病率達0.027%；2009年，Sanyelbhaa Talaat等[30]報道在埃及的重度到極重度聾的嬰幼兒中，聽神經(jīng)病的發(fā)病率高達13.4%。Starr等[1]報道在引起聽神經(jīng)病的眾多病因中遺傳因素所占比例為42%。因此，進行聽神經(jīng)病的遺傳學(xué)研究具有重要意義，有助于進一步明確聽神經(jīng)病的病因和發(fā)病機制，為今后開展相應(yīng)的產(chǎn)前診斷、遺傳咨詢和可能的基因治療奠定基礎(chǔ)。

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