生物通报道：来自上海交通大学医学院，瑞金医院等处的研究人员通过全基因组扫描和连锁分析法，首次发现发现一种参与体内能量代谢的脱氢酶E1和转酮酶结构域1（DHTKD1）基因的突变是导致腓骨肌萎缩综合症产生的原因，这对于这种疾病的治疗具有意义，相关成果公布在AJHG杂志上。

文章的通讯作者是上海交通大学医学院王铸钢教授以及顾鸣敏教授，其中王铸钢教授毕业于新疆医学院医学系，1995年于美国Memorial Sloan-Kettering Cancer Center 做博士后研究，1999年从美国回国，被聘为教育部“****奖励计划”特聘教授。

腓骨肌萎缩症（Charcot-Marie-Tooth disease,CMT）是人类最常见的遗传性神经病变之一，群体患病率高达1/2500。临床主要表现为四肢远端进行性肌无力和萎缩并伴有不同程度的感觉障碍。根据临床表现和电生理特征，CMT主要分为两型：CMT1型（脱髓鞘型），神经传导速度（NCV）减慢（正中神经传导速度<38m/s），CMT2型（轴突型），神经传导速度正常或轻度减慢(正中神经传导速度>38m/s)。CMT多数呈常染色体显性遗传，也可呈常染色体隐性或X-连锁遗传。

之前的研究发现，共有15个基因突变与CMT2型发病相关，表明该型腓骨肌萎缩症的高度遗传异质性。在这篇文章中，研究人员针对一个由51人组成的CMT2型大家系进行了系统研究，他们采用全基因组扫描和连锁分析法，在国际上首次发现参与体内能量代谢的脱氢酶E1和转酮酶结构域1（DHTKD1）基因的一个无义突变[c.1455T>G(p.Tyr485*)]是导致该家系8例患者发病的元凶。突变筛查发现该家系表型正常的亲戚及250个无亲缘关系的正常人中不存在该基因的突变。

进一步研究发现患者外周血中该基因的表达水平比正常人下降了近50%。体外细胞转染实验发现突变基因的mRNA降解速度明显加快，转染细胞内表达的截短型DHTKD1蛋白水平亦显著下降。通过基因沉默无义突变诱导的mRNA降解（NMD）途径能有效拯救突变mRNA和截短蛋白质表达水平的下降。

更为重要的是，体外沉默细胞内DHTKD1可导致细胞能量代谢障碍，线粒体功能下降，表现为ATP、总NAD+和NADH、以及NADH水平的显著下降。这项研究首次将体内参与三羧酸循环的DHTKD1基因突变与人类遗传病联系起来，为CMT2型的发病机制及疾病防治开拓了新的研究领域。

此前王铸钢教授研究组还与顾鸣敏教授研究组发表了FGF9错义突变导致多发性骨性连接综合征的相关成果，研究组通过系统的遗传学分析及基因突变检测，并在国家人类基因组南方研究中心的配合下，发现与正常人的基因情况相比，这一家族患者体内的突变体与其细胞膜表面受体的结合能力几近丧失，这使得细胞内相关信号通路不能激活，使骨髓间充质干细胞或肋软骨细胞的增殖速率减慢，削弱了软骨细胞分化、抑制了成骨细胞的活性等等，并最终导致骨关节融合。

这些罕见家族疾病的研究成果不只与疾病本身有关，而且这些致病突变基因与人类胚胎早期发育、骨关节形成及肿瘤发生都密切相关，因此揭示致病机理对多种疾病的诊疗防治等方面都将具有十分重要的意义。

（生物通：万纹）

原文摘要：

A Nonsense Mutation in DHTKD1 Causes Charcot-Marie-Tooth Disease Type 2 in a Large Chinese Pedigree

Charcot-Marie-Tooth (CMT) disease represents a clinically and genetically heterogeneous group of inherited neuropathies. Here, we report a five-generation family of eight affected individuals with CMT disease type 2, CMT2. Genome-wide linkage analysis showed that the disease phenotype is closely linked to chromosomal region 10p13-14, which spans 5.41 Mb between D10S585 and D10S1477. DNA-sequencing analysis revealed a nonsense mutation, c.1455T>G (p.Tyr485), in exon 8 of dehydrogenase E1 and transketolase domain-containing 1 (DHTKD1) in all eight affected individuals, but not in other unaffected individuals in this family or in 250 unrelated normal persons. DHTKD1 mRNA expression levels in peripheral blood of affected persons were observed to be half of those in unaffected individuals. In vitro studies have shown that, compared to wild-type mRNA and DHTKD1, mutant mRNA and truncated DHTKD1 are significantly decreased by rapid mRNA decay in transfected cells. Inhibition of nonsense-mediated mRNA decay by UPF1 silencing effectively rescued the decreased levels of mutant mRNA and protein. More importantly, DHTKD1 silencing was found to lead to impaired energy production, evidenced by decreased ATP, total NAD+ and NADH, and NADH levels. In conclusion, our data demonstrate that the heterozygous nonsense mutation in DHTKD1 is one of CMT2-causative genetic alterations, implicating an important role for DHTKD1 in mitochondrial energy production and neurological development.
 

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