遗传性脑钙化症致病基因CMPK2及其应用制造技术

本发明专利技术揭示了3种新的人类CMPK2基因突变形式，其编码序列如SEQ ID NO：2

【技术实现步骤摘要】
遗传性脑钙化症致病基因CMPK2及其应用


[0001]本专利技术涉及生物医学领域，具体涉及遗传性脑钙化症新的致病基因CMPK2的致病突变形式及其应用，此外还涉及CMPK2突变基因的检测试剂盒和检测方法。

技术介绍

[0002]脑钙化是一种与衰老相关、较为常见的影像学征象，发病率约6.6/1000，中老年人群的颅脑CT显示，有10％以上会出现点状钙化，1％以上伴有斑片状钙化，但脑钙化征象却常常被临床医生与患者所忽视。此外，一些神经系统退行性疾病，如阿尔茨海默病(Alzheimer's disease，AD)、帕金森病(Parkinson
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s disease，PD)等，有20％以上患者合并了脑钙化，而且病灶随着年龄增长而扩大。一些脑钙化患者在SPECT(单光子发射计算机断层扫描)核素显像上表现为多巴胺能递质系统失调。因此，脑钙化的研究有助于解析部分神经退行性疾病的发病机制。
[0003]遗传性脑钙化症是由于基因突变引起的神经退行性疾病，其病理特征是基底节、丘脑和小脑的双侧钙化，偶尔出现皮层下钙化灶，随病程进展钙化灶可连接成大片状，病理上表现为钙盐颗粒在终末小动脉、静脉和毛细血管中的沉积。遗传性脑钙化症的临床症状呈多种多样，主要表现为运动障碍、精神障碍、认知障碍、癫痫发作、头晕、头痛等，严重者则会出现人格及行为改变，终致精神病或痴呆，也有部分患者终生无明显症状。遗传性脑钙化症呈散发或家族性发病，具有高度的遗传异质性，其治疗主要是对症治疗，目前没有有效的药物能够去除或者减少异常钙沉积。因此只有系统揭示遗传性脑钙化症的致病基因，才能一方面实现其早期和准确诊断，进而及早有效控制患者的临床症状以延缓病程；另一方面指导产前诊断或辅助生殖阻断患病儿的出生。
[0004]遗传性脑钙化症包括多种类型，例如：原发性家族性脑钙化症(Primary Familial Brain Calcification，PFBC)、Aicardi
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res综合征(AGS)、线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作(Mitochondrial encephalomyopathy,lactic acidosis,and stroke
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like episodes，MELAS)等。在过去十年中，人类遗传学研究表明，PFBC的致病基因包括：SLC20A2、XPR1、PDGFB、PDGFRB、MYORG和JAM2。目前对于脑钙化致病机制的假说主要有两种：首先，BBB(血脑屏障)结构的完整性受损或周细胞覆盖率降低导致了BBB通透性增加，与该通路相关的患者可能存在PDGFRB、PDGFB、JAM2或MYORG等基因突变，这些基因均在构成神经血管单元的细胞中有所表达；第二种途径是磷酸在大脑中的运输中断，属于该途径的患者可能存在SLC20A2或XPR1基因的突变，并且通常显示出CSF(脑脊液)无机磷水平显著升高。此外，AGS也具有非常明显的脑钙化征象，除此之外还伴有脑白质营养不良、小头畸形、干扰素
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α增高等，其致病基因包括：ADAR、SAMHD1、IFIH1、TREX1、RNASEH2A、RNASEH2B、RNASEH2C、LSM11和RNU7
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1。目前认为AGS的发病原因是由于一些编码核酸外切酶的基因突变后，体内DNA或RNA等核酸产物蓄积，激活了I型干扰素途径。对于MELAS而言，它是一种系统性的综合征，表现为线粒体脑肌病、乳酸酸中毒、卒中样发作，也常合并脑钙化，主要是由于线粒体基因突变而致病。
[0005]本专利技术通过对2个特定的遗传性脑钙化症家族进行遗传分析，发现了与脑钙化共分离的CMPK2突变基因，相关实验显示CMPK2突变基因导致了线粒体DNA拷贝数下降、线粒体形态和功能障碍，同时破坏了CMPK2蛋白的线粒体靶向性。并且在纯合CMPK2基因敲除小鼠以及携带该脑钙化家族突变的CMPK2基因敲入小鼠中，出现随年龄进展的脑钙化沉积。因此CMPK2被证实是脑钙化症的遗传致病因子，遗传性脑钙化症的致病机制由此进一步拓展到CMPK2基因缺陷引起的线粒体功能失调。这将对CMPK2基因的功能解析及应用提供基础和依据，特别是对脑钙化发病机制探究以及诊治和筛查提供新的分子靶标及理论基础。

技术实现思路

[0006]本专利技术揭示了新的人类CMPK2致病突变基因形式，该突变基因的存在将导致细胞内线粒体拷贝数、线粒体形态和功能障碍，进而会引发线粒体障碍相关的炎症和疾病，其中包括脑钙化。在此基础上，本专利技术还提供了CMPK2突变基因的相关应用以及CMPK2突变基因检测试剂盒和检测方法。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0008]本专利技术的目的之一在于提供新的人类CMPK2突变基因、对应的CMPK2突变蛋白及其应用。本专利技术共提供了3种CMPK2致病突变基因形式，所述突变分别是c.1A>C、c.2T>C和c.1241A>G。参照SED ID NO：1序列所示的CMPK2野生型基因编码序列，当CMPK2基因突变为c.1A>C，即野生型CMPK2基因编码序列第1位点的A碱基突变为C碱基，对应的突变基因编码序列如SEQ ID NO：2所示；当CMPK2基因突变为c.2T>C，即野生型CMPK2基因编码序列第2位点的T碱基突变为C碱基，对应的突变基因编码序列如SEQ ID NO：3所示；当CMPK2基因突变为c.1241A>G，即野生型CMPK2基因编码序列第1241位点的A碱基突变为G碱基，对应的突变基因编码序列如SEQ ID NO：4所示。CMPK2基因发生c.1A>C或c.2T>C或c.1241A>G突变将导致线粒体拷贝数下降、线粒体形态和功能障碍，进而引发相关炎症或疾病，拥有SEQ ID NO：2
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4所示编码序列对应的CMPK2突变基因的任一种二倍体纯合形式基因型或任一种复合杂合形式基因型都会导致人类脑钙化症的发生，因此CMPK2突变基因或突变基因编码蛋白可以做为靶标用于相关炎症或疾病的诊治以及诊断试剂盒和治疗药物的开发。
[0009]基因编码序列的改变将引起编码蛋白序列的变化，与上述CMPK2基因突变形式对应的是，本专利技术还提供了其编码蛋白序列。如SED ID NO：1所示的野生型CMPK2基因编码序列，其编码的蛋白序列如SED ID NO：5所示。以SED ID NO：5所示蛋白序列为参照，对于SED ID NO：2和SED ID NO：3所示CMPK2突变基因编码序列，其编码蛋白序列均如SED ID NO：6所示，具体是CMPK2野生型基因编码蛋白第1
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26位点的氨基酸片段发生缺失，即发生p.1_26delMAFARRLLRGPLSGPLLGRRGVCAGA突变。以SED ID NO：5所示蛋白序列为参照，对于SED ID NO：4所示CMPK2突变基因编码序列本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.CMPK2突变基因，其特征在于：所述CMPK2突变基因形式共有3种，其编码序列分别为如SEQ ID NO：2
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4所示，参照SED ID NO：1序列所示的CMPK2野生型基因编码序列，第一种CMPK2基因突变为c.1A>C，即野生型CMPK2基因编码序列第1位点的A碱基突变为C碱基，对应的编码序列如SEQ ID NO：2所示；第二种CMPK2基因突变为c.2T>C，即野生型CMPK2基因编码序列第2位点的T碱基突变为C碱基，对应的编码序列如SEQ ID NO：3所示；第三种CMPK2基因突变为c.1241A>G，即野生型CMPK2基因编码序列第1241位点的A碱基突变为G碱基，对应的编码序列如SEQ ID NO：4所示。2.如权利要求1中所示的CMPK2突变基因在细胞线粒体缺陷相关炎症和疾病中的应用，其特征在于：CMPK2基因发生功能缺失将导致细胞线粒体拷贝数下降、线粒体形态和功能障碍进而引发相关炎症或疾病，CMPK2突变基因或突变基因编码蛋白可以做为靶标用于相关炎症或疾病诊治。3.如权利要求1中所述的CMPK2突变基因在脑钙化症中的应用，其特征在于：拥有SEQ ID NO：2
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4所示任一编码序列对应的CMPK2突变基因的二倍体纯合基因型或任一复合杂合基因型都会导致人脑钙化症的发生，因此CMPK2突变基因可以做为靶标应用于脑钙化症诊断试剂盒和防治药物开发中，以及应用于脑钙化症发病机制研究和临床诊治中。4.如权利要求1中所述的CMPK2突变基因的一种编码蛋白，其特征在于：对应于SEQ ID NO：2
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3所示CMPK2突变基因的编码序列，其编码蛋白序列均如SEQ ID NO：6所示，参照如SEQ ID NO：5所示的CMPK2野生型基因编码蛋白序列，具体是CMPK2野生型基因编码蛋白第1
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26位点的氨基酸片段发生缺失，即发生p.1_26delMAFARRLLRGPLSGPLLGRRGVCAGA突变；对应于SED ID NO：4所示CMPK2突变基因的编码序列，其编码蛋白序列如SED ID NO：7所示，参照如SEQ ID NO：5所示的CMPK2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈万金，王柠，程学文，熊志奇，赵淼，苏惠贞，曾一恒，
申请(专利权)人：中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心，
类型：发明
国别省市：