新发现！GJA3基因突变致常染色体显性先天性核周白内障的机制探索

为探究中国一家族先天性核周白内障病因及机制，研究人员开展 GJA3基因突变研究。发现 GJA3基因 c.671A>G（p.H224R）突变，该突变致 Cx46 半通道活性改变，为先天性白内障研究提供新依据。

　　在眼科疾病领域，先天性白内障（Congenital cataract，CC）是导致儿童视力障碍和失明的重要原因之一，其发病率在活产婴儿中约为 0.01%-0.06% 。多数先天性白内障需要手术治疗，而且超过 22% 的病例可归因于遗传基因突变，其中最常见的是常染色体显性遗传。常染色体显性先天性白内障（Autosomal dominant congenital cataracts，ADCCs）具有高度的临床和遗传异质性，目前已发现 40 多个致病基因，其中约一半由晶状体蛋白基因引起，四分之一由连接蛋白基因导致。晶状体由上皮细胞和纤维细胞组成，存在三种连接蛋白：Connexin43（Cx43）、Connexin46（Cx46）和 Connexin50（Cx50），Cx46 和 Cx50 是晶状体纤维细胞中含量最丰富的连接蛋白，其编码基因 GJA₃和 GJA₈的突变与多种 ADCCs 表型相关。然而，先天性白内障的表型复杂多变，遗传异质性高，给分子遗传学研究带来挑战，因此探究新的致病突变及机制十分必要。

浙江大学医学院附属第二医院的研究人员开展了一项研究，旨在确定一个中国家族先天性核周白内障的病因及其潜在机制，相关研究成果发表在《BMC Ophthalmology》上 。

研究人员运用了多种技术方法。在样本方面，招募了一个受 ADCCs 影响的中国家族，记录家族病史、进行临床检查并收集外周血样本 。关键技术包括：通过聚合酶链反应（Polymerase chain reaction，PCR）扩增候选基因，结合直接双向 DNA 测序筛选突变；从人晶状体 cDNA 文库获取 GJA₃基因，利用基于 PCR 的定点突变技术构建突变体；采用荧光显微镜评估连接蛋白定位和间隙连接形成情况；运用染料摄取实验分析半通道功能。

研究结果如下：

• 临床评估：对一个三代中国家族进行调查，发现所有受影响个体均为双侧晶状体混浊。先证者（35 岁女性）晶状体呈现核周颗粒状混浊，其家族中其他患者也有类似表现。术前患者视力在 20/200 至 20/50 之间，术后视力提升至 20/25 至 20/20 。家族中除白内障外，无眼部或全身异常病史。
• 遗传分析：基因测序显示，家族中受影响个体的 GJA₃基因编码区第 671 位碱基发生 A>G 替换（c.671A>G），导致 Cx46 蛋白第 224 位氨基酸由组氨酸变为精氨酸（p.H224R）。该变异在所有患病个体中存在，而未患病家庭成员和 100 名健康对照中未出现。通过在线生物信息学软件预测，该氨基酸替换被认为对 GJA₃功能有害。
• 功能分析：基于 GFP 荧光确定 GFP 标记的野生型 Cx46（wtCx46）和突变型 Cx46^H224R蛋白在细胞中的分布，发现两者均定位于细胞膜，表明 H224R 突变不影响 Cx46 蛋白转运。染料摄取实验结果显示，在无 Ca²⁺的 HBSS 培养基中，Cx46^H224R细胞在处理 4 分钟后就开始吸收碘化丙啶（Propidium Iodide，PI）染料，而 wtCx46 细胞在 10 分钟后才开始吸收。在处理 4 分钟时，无 wtCx46 细胞吸收 PI 染料，而（76.3±2.6）% 的 Cx46^H224R细胞吸收了 PI 染料，这表明 H224R 突变增加了连接蛋白半通道的活性。

研究结论和讨论部分指出，研究首次鉴定出 GJA₃基因的 c.671A>G（p.H224R）突变导致先天性核周白内障。Cx46 的 H224R 错义突变可能通过改变半通道活性，破坏细胞内稳态，进而导致白内障的发生。虽然此前有研究报道过其他 GJA₃突变与白内障的关系，但不同突变导致的半通道功能变化在晶状体发育不同阶段的作用尚不明确，而且突变型与野生型连接蛋白共表达对间隙连接通道功能的影响也有待进一步研究。此外，Cx46 和 Cx50 连接蛋白可共定位形成混合六聚体，其对通道功能的影响也需要深入探究。这项研究为先天性白内障的发病机制提供了新的见解，有助于进一步理解晶状体发育和白内障形成的分子机制，为未来的诊断和治疗提供理论基础。