中国青少年成人起病型糖尿病（MODY）患者筛查及GCK基因突变功能学研究

【摘要】第一部分中国青少年的成人起病型糖尿病（MODY）患者筛查[目的]探讨中国青少年的成人起病型糖尿病患者（MODY）的临床特点和分子遗传学特征。[方法]设定血糖异常患者进行MODY致病基因检测的入组标准。按照该标准收集2010年至2014年在北京协和医院疑诊为MODY的糖尿病家系患者,系统性分析其临床特点及实验室检查资料。根据患者的临床特点判断其可能的MODY类型,抽提相关家系成员的基因组DNA,聚合酶链式反应（PCR）扩增后进行MODY致病基因的直接测序。[结果]1.共入组33例家系,基因检测发现11例MODY2家系和1例MODY3家系,共发现和诊断MODY2患者32例,MODY3患者2例,由GCK基因复合杂和突变引起的新生儿糖尿病患者1例。2.发现不同的GCK基因突变位点11个（R43C、T168A、K169N、R191W、Y215X、E221K、R25OH,G261R、M235T、W257X、A379E）,其中K169N（c.507G>C）、Y215X（c.645C>A）、R250H（c.749G>A）、W257X（c.771G>A）、G261R（c.781G>C）为新报道突变。发现HNF1A基因突变位点1个（P519L）。3.对11例MODY2家系的研究显示,起病时年龄跨度大、缺乏糖尿病典型症状以及较低的血甘油三酯水平是MODY2患者的临床特征。大多数MODY2患者OGTT试验有正常的胰岛素分泌曲线。4.中国MODY2患者和致病基因检测阴性的早发糖尿病患者均具有较低的hsCRP水平,可能和其较高的rs1169288和/或rs2464196携带率有关。[结论]MODY2和MODY3分别占中国MODY家系的33%和3%,大部分MODY患者其致病基因未明。第二部分中国妊娠期糖代谢异常人群GCK基因突变初步筛查[目的]初步明确中国妊娠期血糖异常人群中葡萄糖激酶（GCK）基因突变情况。[方法]回顾性研究,选择2005年7月至2008年5月在北京协和医院进行妊娠期血糖筛查并进行了口服葡萄糖耐量（OGTT）试验和糖化血红蛋白（HbAlc）检测的妊娠妇女。以空腹血糖在5.5～10.0mmol/L、OGTT试验2h与Oh血糖差值小于4.6mmol/L且HbAlc值小于8.0%作为筛选条件,对满足所有条件者进行GCK基因外显子区和启动子区-71G>C的突变筛查。[结果]共纳入577例受试者,符合GCK基因检测条件者30例,可获得标本数17例,发现1例GCK基因突变致青少年的成人起病型糖尿病2型（MODY2）患者和1处非编码区新变异。该MODY2患者6号外显子区c.626C>T（NM000162.3）突变导致第209位编码氨基酸从苏氨酸变为甲硫氨酸（p.T209M,NP000153.1）.推测中国妊娠期血糖异常人群GCK最小突变率为0.27%,估测中国总人群中MODY2的最小患病率为21/10万。[结论]中国妊娠期血糖异常的人群中GCK基因突变并不常见。第三部分GCK基因突变功能学研究[目的]探讨不同葡萄糖激酶（GCK）基因突变R43C、K169N、R191W、E221K、R250H、R275H和A379E引起青少年的成人起病型糖尿病2型（MODY2）的分子机制,以及K90R、M197V突变引起先天性高胰岛素血症（CHI）的分子机制。[方法]构建携带有谷胱甘肽S转移酶（GST）标签的野生型和各突变型GCK质粒。体外表达和纯化野生型和各突变型GST-GCK重组蛋白。酶偶联分析法进行动力学和热稳定性分析。[结果]1.与野生型相比,R43C、R191W、E221K、R250H、A379E、K90R突变导致蛋白产量下降,M197V突变导致蛋白产量增加。2.与野生型相比,K169N、R191W、A379E突变导致葡萄糖S0.5值显著升高,催化常数（Kcat）显著下降,R191W,A379E突变还导致ATP-Km值升高。总体相对活性指数（Ia）分别为<0.001,0.037和0.233。3.与野生型相比,E221K突变导致葡萄糖S0.5、ATP-Km值升高,Kcat下降,工。为0.477；R43C突变未导致葡萄糖S0.5、ATP-Km值的显著改变,Kcat的显著降低使其Ia为0.429。4.R250H突变仅导致Kcat轻度下降,Ia与野生型无明显差异；R275H突变导致葡萄糖S0.5和Kcat的轻度下降,Ia与野生型也无明显差异。5.K9OR和M197V突变导致葡萄糖S0.5和希尔系数（h）下降、ATP-Km升高,K90R突变同时导致Kcat轻度下降,总体Ia分别为1.620和4.690。6.热稳定性分析显示,K169N、R191W（?）A379E突变随着孵育温度升高或时间延长酶活性有明显下降。[结论]1.酶动力学异常、催化活性下降和热稳定性下降是K169N、R191W和A379E突变导致高血糖的原因。2.酶动力学异常、催化活性下降参与E221K突变导致的高血糖发病；催化活性下降参与R43C突变导致的高血糖发病。3.酶动力学异常是M197V和K9OR突变导致先天性高胰岛素血症的原因。4.酶动力学和热稳定性研究未能揭示R25OH和R275H突变导致高血糖的原因。
【作者】王志新；
【导师】肖新华；
【作者基本信息】北京协和医学院，内科学内分泌（专业学位），2014，博士
【关键词】青少年的成人起病型糖尿病(MODY)；GCK；HNF1A；基因突变；妊娠期血糖异常；妊娠期糖尿病；青少年的成人起病型糖尿病2型(MODY2)；葡萄糖激酶(GCK)基因；GCK基因；葡萄糖激酶；酶动力学；先天性高胰岛素血症(CHI)；

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