【佳學(xué)基因檢測】哪些機(jī)構(gòu)掌握了白內(nèi)障的秘密從而開展基因檢測？

基因解碼是一種全面綜合解讀人體疾病與基因突變的關(guān)系。這種技術(shù)已廣泛應(yīng)用于物種改良。但是在人類健康方面，基因解碼主要為致病基因鑒定和基因治療提供科學(xué)技術(shù)與證書據(jù)支撐。關(guān)于白內(nèi)障發(fā)生與發(fā)展的秘密，基因解碼得出了一下由科學(xué)家承認(rèn)的秘密。

為什么基因序列的變化會(huì)導(dǎo)致白內(nèi)障的發(fā)生？

先天性白內(nèi)障通常由突變引起的，這些突變嚴(yán)重影響突變蛋白的結(jié)構(gòu)和功能。對于轉(zhuǎn)錄因子（例如 PITX3 和 MAF），這可能意味著在晶狀體發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)刻缺乏轉(zhuǎn)錄激活物，導(dǎo)致適當(dāng)?shù)木铙w結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)成分缺失。對于膜和通道蛋白，這可能意味著缺乏或極不適當(dāng)?shù)碾x子或溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)。對于 βγ-晶體蛋白，這通常意味著嚴(yán)重破壞蛋白質(zhì)折疊，導(dǎo)致蛋白質(zhì)快速變性，通常伴隨晶狀體細(xì)胞質(zhì)可溶相中的沉淀。許多這些突變已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)研究，提供了一些了解先天性白內(nèi)障的致病機(jī)制及其共同方面的見解。雖然這里無法全部探討，但研究一些經(jīng)過詳細(xì)研究的案例還是很有啟發(fā)性的。

γS-晶體蛋白經(jīng)過廣泛研究，它結(jié)合了 β-晶體蛋白和 γ-晶體蛋白的一些特性。γS-晶體蛋白的突變與先天性白內(nèi)障和進(jìn)行性青少年白內(nèi)障有關(guān)。一個(gè)研究得很好的先天性白內(nèi)障是由 c.124G > A (p.Val42Met) 突變引起的，該突變導(dǎo)致一種先天性核白內(nèi)障，中央核白濁比周邊更致密，正如 γ-晶體蛋白的表達(dá)模式所預(yù)期的。已展示該突變扭曲了分子的緊密堆積，打開了三級結(jié)構(gòu)并暴露了通常埋在內(nèi)部蛋白質(zhì)中的疏水殘基。其他與白內(nèi)障相關(guān)的 γ-晶體蛋白突變也顯示出表面疏水性的類似增加和溶解性的相應(yīng)降低。這隨后導(dǎo)致晶體蛋白在溫和（約生理）條件下自聚集以及對化學(xué)和熱變性的敏感性增加。總而言之，突變體比野生型 γS-晶體蛋白更容易沉淀和散射光。

雖然變性 γS-晶體蛋白通常預(yù)計(jì)會(huì)被 α-晶體蛋白結(jié)合，其充當(dāng)分子伴侶，但不穩(wěn)定蛋白的結(jié)合也取決于折疊中間體的動(dòng)態(tài)種群，因此許多或大多數(shù)與先天性白內(nèi)障相關(guān)的突變晶體蛋白可能逃脫 α-晶體蛋白的結(jié)合?；蛘?，變性蛋白的質(zhì)量和變性發(fā)生的迅速性可能會(huì)超出 α-晶體蛋白緩沖晶狀體免受部分變性或受損蛋白質(zhì)的能力。這不僅會(huì)導(dǎo)致晶狀體中存在能夠散射光的大顆粒，而且還會(huì)使晶狀體暴露于潛在的毒性變性蛋白，進(jìn)而破壞晶狀體細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)。

在許多模型系統(tǒng)中研究的白內(nèi)障中觀察到的晶狀體微結(jié)構(gòu)混亂支持先天性白內(nèi)障本身可能對晶狀體細(xì)胞造成損害。一個(gè)例子是 CRYGC 基因中的 5 個(gè)堿基插入 (c.119_123dup，c.238insGCGGC，p.C42Afs*63) 引起的白內(nèi)障。與 p.Val42Met CRYGS 突變不同，它導(dǎo)致了一種可變的表型，從有效性白內(nèi)障到層狀白內(nèi)障再到核性塵狀白內(nèi)障。這種白內(nèi)障的基礎(chǔ)是表達(dá)一種不穩(wěn)定的混合蛋白，它包括 γC-晶體蛋白的前 41 個(gè)氨基酸，然后是 62 個(gè)新的氨基酸。雖然這種蛋白質(zhì)存在于晶狀體細(xì)胞的可溶和不溶部分，但它在小鼠晶狀體中的轉(zhuǎn)基因表達(dá)會(huì)導(dǎo)致晶狀體纖維細(xì)胞退化，伴隨晶狀體微結(jié)構(gòu)破壞。賊初，晶狀體看起來正常，但出生后約 21 天，赤道上皮和淺層皮質(zhì)纖維細(xì)胞出現(xiàn)空泡化，隨后纖維細(xì)胞退化，出現(xiàn)充滿蛋白質(zhì)碎片的大空泡。這些發(fā)現(xiàn)，尤其是晶狀體組織學(xué)，充分證實(shí)了突變后的蛋白質(zhì)對晶狀體的毒害作用。

先天性白內(nèi)障蛋白質(zhì)展開應(yīng)答過程如何影響疾病的發(fā)生：研究更深入，檢測和解讀更正確

突變蛋白可能通過誘導(dǎo)展開蛋白應(yīng)答（UPR）并賊終引發(fā)細(xì)胞凋亡的機(jī)制之一。展開蛋白應(yīng)答由一組進(jìn)化保守的適應(yīng)性細(xì)胞內(nèi)信號通路組成，旨在減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）腔內(nèi)積聚大量變性、錯(cuò)誤折疊或未展開的蛋白質(zhì)引起的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。展開蛋白應(yīng)答由熱休克70千達(dá)蛋白5（HSPA5，也稱為BiP或GRP78）誘導(dǎo)，它與至少三個(gè)主要的ER駐留傳感器IRE1、ATF6和EIF2AK3結(jié)合，將它們保持在非活躍狀態(tài)。當(dāng)大量未展開的蛋白質(zhì)積聚時(shí)，HSPA5從這三個(gè)傳感器中解離，激活它們并啟動(dòng)展開蛋白應(yīng)答。賊初，展開蛋白應(yīng)答試圖通過誘導(dǎo)真核翻譯起始因子2-α激酶3（EIF2AK3）減少蛋白質(zhì)合成來減輕ER應(yīng)激，該酶磷酸化真核翻譯起始因子2的α亞基，使其失活，從而抑制翻譯的啟動(dòng)。它還上調(diào)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)降解蛋白（ERAD）水平，增加分子伴侶水平。如果對ER的應(yīng)激嚴(yán)重，展開蛋白應(yīng)答可能無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)，然后它誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，通過內(nèi)在和線粒體介導(dǎo)的途徑，以及EIF2AK3對基因表達(dá)的調(diào)控。這種調(diào)控包括微小RNA合成減少，ATF6激活特定基因轉(zhuǎn)錄，包括XBP1和IRE1，IRE1剪切XBP1激活它并誘導(dǎo)廣泛介質(zhì)的轉(zhuǎn)錄，包括P58和DNA損傷誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄3（DDIT3）。DDIT3屬于CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白（C/EBP）家族的轉(zhuǎn)錄因子，當(dāng)受內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激激活時(shí)，抑制許多基因的轉(zhuǎn)錄，從而促進(jìn)細(xì)胞凋亡。盡管晶狀體核心內(nèi)的纖維細(xì)胞缺乏細(xì)胞核和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基等細(xì)胞器，晶狀體上皮和皮質(zhì)纖維細(xì)胞仍然保留它們的細(xì)胞器，并可能參與展開蛋白應(yīng)答。

盡管先前對于展開蛋白應(yīng)答在白內(nèi)障中起主要作用的支持存在分歧，但越來越多的證據(jù)支持它在其中的潛在作用，特別是在具有較高代謝活性的晶狀體上皮細(xì)胞中。在白內(nèi)障模型中新穎展示展開蛋白應(yīng)答的一個(gè)例子是在半乳糖癥大鼠的晶狀體上皮細(xì)胞中以及缺乏葡萄糖的培養(yǎng)轉(zhuǎn)化的晶狀體上皮細(xì)胞中。有趣的是，半乳糖癥白內(nèi)障中觀察到的液泡化與上述p.C42Afs*63突變CRYGC轉(zhuǎn)基因小鼠白內(nèi)障早期階段中所見相似。展開蛋白應(yīng)答還被證明對大鼠硒誘導(dǎo)的白內(nèi)障模型有貢獻(xiàn)。在另一個(gè)模型中，使用兩種異常膠原蛋白的表達(dá)誘導(dǎo)轉(zhuǎn)基因小鼠中引發(fā)白內(nèi)障，盡管只有一種異常膠原蛋白能夠?qū)е录?xì)胞死亡。與遺傳性先天性白內(nèi)障更直接相關(guān)的是，已報(bào)道在表達(dá)突變形式的GJA8/Cx50（p.Ser50Pro，p.Gly22Arg）小鼠的晶狀體中，以及表達(dá)突變形式的CRYAA（p.Arg49Cys）和CRYBA1（c.215 + 1G > A剪切位點(diǎn)）小鼠的晶狀體中，展開蛋白應(yīng)答的激活呈不同程度。這種展開蛋白應(yīng)答的誘導(dǎo)并隨后至少導(dǎo)致晶狀體上皮細(xì)胞凋亡似乎是那些由晶狀體結(jié)晶蛋白或?qū)铙w細(xì)胞穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。