文獻(xiàn)分享|HNF1A基因內(nèi)含子突變導(dǎo)致異常剪接并削弱其作為轉(zhuǎn)錄因子的活性

青年發(fā)病成年型糖尿病(MODY)是一種常染色體顯性遺傳的糖尿病類型，其發(fā)病年齡通常在25歲之前。MODY3是亞洲人群中最常見的MODY亞型，由肝細(xì)胞核因子1A(HNF1A)雜合突變引起。進(jìn)行性β細(xì)胞功能障礙伴胰島素分泌不足是MODY3的主要臨床特征。MODY3患者通常表現(xiàn)為由于腎臟葡萄糖重吸收減少所致的糖尿。由于不同家庭的臨床表現(xiàn)不同，大多數(shù)MODY3患者經(jīng)常被誤認(rèn)為1型糖尿病或早發(fā)性2型糖尿病。對(duì)于這些患者，可以給予胰島素或二甲雙胍來維持正常血糖。目前有研究證明磺脲類藥物對(duì)MODY3患者的降糖效果優(yōu)于二甲雙胍。因此，對(duì)MODY3進(jìn)行準(zhǔn)確的診斷和治療是非常重要的。越來越多的基因分析為區(qū)分單基因糖尿病(包括MODY3)和1型或2型糖尿病提供了機(jī)會(huì)。

HNF1A是一種轉(zhuǎn)錄因子，已被證實(shí)在胰腺、肝、腎、胃和腸中高表達(dá)。它負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)許多肝臟特異性基因，以及涉及葡萄糖代謝的關(guān)鍵基因。到目前為止，HGMD數(shù)據(jù)庫(kù)提供了500多個(gè)HNF1A突變，從啟動(dòng)子到3’UTR區(qū)域，多達(dá)250個(gè)突變可以導(dǎo)致MODY3。然而位于內(nèi)含子等非編碼區(qū)的突變卻鮮有報(bào)道和研究。內(nèi)含子-外顯子連接處的一些突變可能會(huì)破壞原有的剪接位點(diǎn)，而位于內(nèi)含子剪接增強(qiáng)子的其他突變可能會(huì)影響剪接效率。這些剪接突變占致病突變的15%-30%。盡管如此，關(guān)于剪接突變功能評(píng)估的研究尚不充分。

在這項(xiàng)研究中，我們?cè)谝晃?0歲無肥胖的女性早發(fā)性糖尿病患者中發(fā)現(xiàn)了HNF1A內(nèi)含子7內(nèi)含子剪接位點(diǎn)上游的第6個(gè)核苷酸突變，命名為IVS7-6G>A。該突變以前在MODY患者中被發(fā)現(xiàn)，并在轉(zhuǎn)化的淋巴母細(xì)胞中被證明這種突變會(huì)導(dǎo)致外顯子7的跳過。然而，該突變的功能后果仍有待進(jìn)一步研究。在此，我們用體外“微基因”實(shí)驗(yàn)證實(shí)IVS7-6G>A突變確實(shí)影響HNF1A mRNA的剪接。重要的是，我們發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤剪接干擾了HNF1A的亞細(xì)胞定位和反式激活。HNF1A的TAD在核化中也起作用，其中殘基282-501比殘基502-631更重要。我們的觀察重在理解內(nèi)含子突變引起的疾病，并增加對(duì)MODY3致病機(jī)制的理解。

1. MODY3家族的臨床特征和突變篩查

在MODY3家族中，先證者和她的母親分別在15歲和30歲時(shí)被診斷出患有糖尿病，她的姨媽的葡萄糖耐量受損。表1總結(jié)了先證者及其母親的詳細(xì)臨床特征。在先證者和她的母親中，口服葡萄糖耐量試驗(yàn)（OGTT）2小時(shí)后血糖水平顯著升高，胰島素分泌受損。在該研究中，患者母女已使用英國(guó)RSR公司 GADAb、IA-2Ab、 ZnT8Ab ELISA試劑盒進(jìn)行抗體篩查，確認(rèn)抗體均為陰性，排除了自身免疫因素后再按計(jì)劃接受測(cè)序。先證者接受小劑量的格列喹酮（45 mg/天）治療，血糖控制良好（空腹血糖為5-6 mmol/L，餐后2小時(shí)血糖為5-9 mmol/L）。由于正處于哺乳期，她目前正在接受胰島素治療，并且糖尿病得到了很好的控制（HbA1C 6.3%）。然而，格列美脲（6 mg/天）不能很好地控制先證者母親的糖尿病，并且在40歲時(shí)開始遭受糖尿病并發(fā)癥，包括糖尿病腎病，糖尿病性周圍血管病變，糖尿病性神經(jīng)病和糖尿病視網(wǎng)膜病變。出現(xiàn)癥狀時(shí)即接受胰島素治療。在先證者中檢測(cè)到雜合的HNF1A內(nèi)含子突變IVS7-6G>A，譜系表明先證者的突變是從她的母親那里遺傳的。

2. HNF1A IVS7-6G A基因突變導(dǎo)致mRNA剪接異常和mRNA不穩(wěn)定

3. HNF1A IVS7-6G A蛋白（L502S fs*和G437A fs*）的降解速率與野生型相似

4. HNF1A IVS7-6G > A突變降低MIN6細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄活性

首先，在四個(gè)報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)中，L502S fs*、G437A fs* 和 A501* 的轉(zhuǎn)錄活性約為野生型的 30-50%，TADm 約為野生型的 20-30%（圖 4C-F）。其次，L502S fs* 和 A501* 在四個(gè)報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)中沒有顯著差異，這可能表明 L502S fs* 的 47 個(gè)異常 C 端氨基酸沒有造成負(fù)面影響（圖 4C-F，第二和第四小節(jié)）。第三，與 A501* 相比，TADm 在 GLUT2、CRP 和白蛋白中的轉(zhuǎn)錄活性降低了 50% 以上，這可能表明 TAD 的殘基 282-501 比殘基 502-631 更有效（圖 4C、E、F ，第四和第五小節(jié)）。根據(jù)我們的結(jié)果，我們不知道不同的部位是否與不同的靶基因有選擇性的相互作用。由于 HNF1A 具有 N 端二聚結(jié)構(gòu)域并且通常與同型二聚體結(jié)合，因此涉及顯性負(fù)效應(yīng)。結(jié)果顯示，與L502S fs*或G437A fs*共表達(dá)的野生型值比野生型低30%~40%，差異顯著（圖4C和D，最后2條）。

圖4 MIN6細(xì)胞中靶基因啟動(dòng)子的野生型和突變型HNF1A轉(zhuǎn)錄活性分析。

5. HNF1A IVS7-6G > A 突變損害了 MIN6 細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)定位，在高糖條件下可能會(huì)加重

我們發(fā)現(xiàn)與MODY3相關(guān)的HNF1A IVS7-6G>A突變引起異常的mRNA剪接，形成具有截短的TAD的異常蛋白。HNF1A的TAD不僅對(duì)其調(diào)節(jié)活性很重要，而且對(duì)其成核也很重要。對(duì)于HNF1A的功能，TAD處的殘基282–501比502–631更重要。本研究揭示了HNF1A中內(nèi)含子突變對(duì)基因活性和表達(dá)的影響同樣會(huì)引起胰島β細(xì)胞功能異常,為增加MODY3致病機(jī)制的理解提供更多依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：Wang M, Shu H, Xie J, Huang Y, Wang K, Feng R, Yu X, Guan J, Feng W, Liu M. An intron mutation of HNF1A causes abnormal splicing and impairs its activity as a transcription factor. Mol Cell Endocrinol. 2022 Apr 5;545:111575.

RSR提供抗體定量檢測(cè)方案