钠离子通道β1亚单位突变体的表达及其致痫机制研究

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背景和目的:  研究表明,钠离子通道β1亚单位编码基因SCN1B是癫痫的易感基因。SCN1B基因突变在热性惊厥附加症谱系疾病致病机制中占有重要的地位,它与多种类型的热性惊厥附加症相关,包括FS,GEFS+,SMEI等。致痫的SCN1B基因突变除一例为剪切位点突变外,其余均为错义突变,杂合错义突变多引起症状较轻的FS或GEFS+,纯合错义突变则导致症状严重的SMEI。不同于截短突变的SCN1A基因多引起症状严重的SMEI,SCN1B基因截短突变者存在大于1%的正常人群中。在动物实验中证实,SCN1B基因杂合敲除小鼠表型正常,提示单倍体剂量不足尚不能解释其发病机制。不同于其他蛋白,通道蛋白必须在细胞膜上表达才能调节神经元的兴奋性。SCN1B基因突变蛋白在细胞膜上表达研究结果不尽相同,但尚缺乏大范围研究。本研究从SCN1B基因错义突变与截短突变的临床表型差异入手,通过对不同类型的SCN1B基因突变体自身的分子表达及对其功能亚基α亚基的表达情况进行研究,寻找SCN1B基因突变可能的致病机制以及与临床表型的相关性。  方法:  汇总11个与癫痫相关的SCN1B基因突变病例资料及3个截短的SCN1B基因突变信息。以质粒pDsred-IRES-SCN1B和pDest-N-RFP-SCN1B为模板,分别构建错义突变和截短突变质粒(pDsred-IRES-MuSCN1B与pDest-N-RFP-MuSCN1B)。将突变型与野生型pDest-N-RFP-SCN1B表达质粒以相同摩尔比例共同转染HEK293-T细胞,36-48小时后,对其膜表面蛋白(Surface)进行蛋白水平定量检测。同样的,将上述突变质粒与pCMV-SCN1A-WT以相同摩尔比共同转染HEK293-T细胞,探究突变的SCN1B基因对其功能亚基在细胞膜上表达水平的影响。使用SPSS13.0软件包(SPSS lnc.,Chicago,IL,USA)进行统计分析,计量资料据所有所有以均数±标准误(±SE)表示,两独立样本均数的比较使用Independent-Sample T test检验,p<0.05为差异具有统计学意义。  结果:  1、通过酶切和测序证实,成功构建了pDsred-IRES-MuSCN1B错义突变与pDest-N-RFP-MuSCN1B截短突变质粒。  2、蛋白免疫印迹检测发现,β1亚基野生型及其他错义突变蛋白(D25N、T28I、R25C、R25H、I106F、C121W、R125C、R125L、V138I、K208I)均可以在细胞膜上表达;β1亚基截短突变蛋白(Glu56X、Ser116TrpfsTer31、Glu218AsnfsTer75)在细胞膜上表达水平与野生型相比明显减少,有统计学意义,提示蛋白的表达依赖其结构上的完整性。来自于正常人群的截短突变体(Glu56X、Ser116TrpfsTer31、Glu218AsnfsTer75)β1亚基蛋白在膜上的表达水平明显低于来自患者的错义突变蛋白,提示突变蛋白上膜将严重影响钠通道功能。  3、通过蛋白免疫印迹检测发现,I70_E74del缺失蛋白可影响Nav1.1及缺失蛋白及本身在细胞膜上的表达。  结论:  1、SCN1B基因杂合突变主要发生在FS+患者,也可在表型相对较轻的GEFS+患者中出现;SCN1B基因纯合错义突变导致症状严重的DS。提示SCN1B基因突变与其致病性存在明显的量依赖关系,即基因的损害量将决定疾病的严重程度。  2、β1错义突变蛋白能够在细胞表面表达,且不影响野生型α蛋白表达,但是对钠通道的调节功能丧失,推测SCN1B基因错义突变通过一种新的机制致病——占位负效应,即突变的辅助亚基随功能亚单位共同运输上膜,由于其占据了某些重要位置但又不能发挥自身正常功能,导致了钠通道功能失调。  3、SCN1B基因截短突变可能通过NMD及ERAD机制减少截短蛋白在细胞膜上表达水平;不同长短的β1截短蛋白触发ERAD作用的程度不同,差异可能与其结构域中保留的N-联糖基化位点有关。  4、I70_E74del缺失蛋白因缺失了5个氨基酸,该突变可影响Nav1.1在细胞膜上表达的水平,可能与缺失区段中存在着遮蔽Nav1.1的内质网滞留信号的序列有关。
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