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机体在外界环境刺激下或是内部代谢过程中均能产生大量的活性氧自由基(Reactive oxygen species，ROS)。ROS是一种典型的突变诱导剂，能使DNA链上的鸟嘌呤氧化为8-羟基鸟嘌呤（8-hydroxy-2-deoxyguanosine，8-OHdG）。8-OHdG是一种稳定的DNA氧化损伤产物，研究中经常测定该产物水平作为氧化损伤程度的指标。在DNA复制过程中8-OHdG易与A错配，导致G∶C-A∶T的突变，是肿瘤、糖尿病等多种年龄相关性疾病的发病因素之一。研究表明碱基切除修复机制(Base Excision Repair，BER)能够有效切除8-OHdG，在DNA氧化损伤修复中发挥关键作用。BER是个多步骤、涉及多种酶的过程，在人类，主要是hMTH1(human MutT homolog-1)、hOGG1(human8-OHdGuanine glycosylase)、hMYH（human MutY homolog）三种糖基化酶的作用。其中hOGG1蛋白和hMYH酶都是在DNA复制过程中分别识别并切除8-OHdG和与之错配的A。编码这两种蛋白的hOGG1基因和hMYH基因均具有多个与疾病相关的突变位点，这些疾病相关性变异大多能影响基因修复8-OHdG的能力。另一方面，基因组DNA中的8-OHdG累积可能是年龄相关性疾病的直接或间接的引发因素。因此，我们推测，BER系统的基因变异可能与年龄相关性疾病的发病易感性相关。如2型糖尿病，该病是一个典型的年龄相关性疾病，是继心血管疾病、肿瘤之后的第三大非传染性疾病，严重危害人类的健康。以8-OHdG为代表的氧化损伤产物的增加是2型糖尿病一个常见的危险因素，DNA修复能力的下降使2型糖尿病的易感性增加。因此BER系统的基因变异与2型糖尿病的发病易感性之间的关系是个值得探讨的问题。对碱基切除修复基因进行基因变异筛查，为疾病预防提供了一条新的途径。 在本研究中，我们着重关注了BER系统中的hMYH和hOGG1两个基因的变异。观察这些变异在中国人群中的分布情况，通过病例-对照研究，寻找这些变异与年龄相关性疾病的发病易感性之间的关系。并通过表观遗传学、氧化损伤指标和炎症指标检测、启动子活性检测等各个方向，深入探索这些变异对基因功能影响的作用机制。 因此，本研究分为两个部分进行: 第一部分:碱基切除修复基因hMYH Alu插入变异的发现及与年龄相关性疾病易感性关系的研究; 我们在碱基切除修复基因hMYH基因的变异筛查中发现一个新的Alu插入的常见变异，该变异呈年龄相关性分布，与基因组DNA中的8-OHdG含量以及外周循环中的IL-1水平相关。病例-对照研究显示这个变异是2型糖尿病发病的一个危险因素。 我们在1146例中国健康人样本和562例随机取样的人群样本中，检测到AluYb8反向插入到hMYH基因第15内含子的一个常见变异。在健康人群中，该变异的纯合突变基因型频率随年龄增加而下降，从20-29岁年龄组的25.8％下降到50-59岁年龄组的15.7％。健康人群的样本是以无疾病状态为基础的，因此这个纯合突变与年龄相关性疾病或死亡率具有一定的相关性。由于hMYH基因与DNA氧化损伤修复有关，因此我们对基因变异与基因组DNA中8-OHdG含量之间的相关性进行了评估。结果表明8-OHdG含量在野生型群体中为3.88-OHdG/106dG，在纯合突变型中增加至10.88-OHdG/106dG，提示该变异能导致DNA修复能力的下降，因此可能与年龄相关性疾病和炎症相关。另一方面，IL-1是衰老和慢性复杂性疾病严重程度的评估指标，为此我们研究了基因变异与外周循环中IL-1水平的关系，结果显示纯合突变型的IL-1水平明显高于野生型。这也从另一角度说明纯合突变加速了机体的衰老或是年龄相关性疾病的发展。同时，我们还设计了性别、年龄匹配的病例-对照研究，观察到2型糖尿病组的纯合突变型频率明显高于对照组（21.8％ vs.16.5％，P=0.024，OR值1.411，95％置信区间1.046-1.903），提示该变异以隐性遗传的模式增加了2型糖尿病的发病易感性。 因此，筛查该基因突变对中国人群的疾病早期预防具有重要意义。 第二部分:碱基切除修复基因hOGG1基因的变异与2型糖尿病关系及变异的功能机制研究 DNA的氧化损伤在2型糖尿病的发病中起着非常重要的作用，修复这种DNA氧化损伤的主要功能基因之一是hOGG1基因。因此我们试图探寻hOGG1基因的变异与2型糖尿病发病风险之间的关系。 我们首先随机选取100例中国人外周血的基因组DNA样本，对hOGG1基因外显子利用高分辨熔解曲线(High Resolution Melt，HRM)的方法进行基因突变筛查，在外显子1检出杂合型突变，无纯合型突变;在外显子7检出杂合型与纯合型突变。随后经过测序确定突变的位置和类型，共测出8种突变(c.-53 G＞C、c.-45 G＞A、c.-23 A＞G、c.-18 G＞T、c.12 C＞A、c.32 T＞C、c.51C＞G以及c.977 C＞G)。利用生物信息学工具对这些突变进行功能预测，发现位于5-UTR区域的突变均能够改变转录因子的结合位点。选取其中杂合突变频率＞1％的4个变异（c.-53G＞C、c.-23 A＞G、c.-18 G＞T和e.977 C＞G），设计2型糖尿病病例-对照研究。统计结果显示:c.-23 A＞G突变的杂合型频率在2型糖尿病组中明显高于对照组（5.2％ vs.2.0％，P=0.004，OR值2.648，95％置信区间:1.355-5.176）。提示该变异增加了2型糖尿病的发病风险。其余三个变异c.-53 G＞C、c.-18 G＞T和c.977C＞G与2型糖尿病未见相关性。双荧光素酶报告基因系统检测显示c.-23 A＞G突变型的启动子活性比野生型的活性下降了30％-40％。因此，我们推测，hOGG1基因5，-UTR区域的突变c.-23 A＞G可能是通过影响转录因子的结合，使基因转录减少、基因功能下降、机体的氧化损伤修复能力减弱，成为2型糖尿病的一个发病危险因素。 因此，筛查hOGG1基因突变有助于危险基因型个体及早进行生活习惯调整，有效预防2型糖尿病的发病。 综上所述，本论文研究工作首次报道了hMYH基因的一个新的变异—Alu Yb8hMYH变异，该变异在中国人群中呈年龄相关性的多态性分布，可能是年龄相关性疾病发病的一个危险因素。并且，首次报道了hOGG1基因c.-23 A＞G变异与2型糖尿病相关，功能研究显示该变异可导致基因启动子活性下降。因此，BER系统的基因变异，增加了年龄相关性疾病的发病易感性。