TBX20基因变异在儿童室间隔缺损中的结构功能评估及分子机制研究

本研究针对先天性心脏病中最常见的室间隔缺损(VSD)，通过对150例患儿TBX20基因的测序分析，发现T-box DNA结合域内存在c.576C>T(p.Thr192Thr)同义变异和c.577G>A(p.Gly193Ser)错义变异。通过蛋白质结构建模和双荧光素酶报告系统证实，G193S变异通过破坏TBX20蛋白构象降低ANF启动子活性，而同义变异T192T意外增强转录活性。该研究为儿童VSD的分子诊断提供了新靶点，发表于《Hereditas》。

　　

先天性心脏病(CHD)作为新生儿最常见的出生缺陷，其中心室间隔缺损(VSD)占比高达30-40%。尽管诊疗技术不断进步，VSD的分子机制仍存在大量未解之谜。TBX20作为T-box转录因子家族核心成员，通过与NKX2-5、GATA4协同调控ANF等靶基因，在心脏发育中扮演关键角色。既往研究发现TBX20变异与多种心脏畸形相关，但对其在儿童VSD中的具体作用机制尚缺乏系统研究。

山西省儿童医院胸心外科的研究团队对150例VSD患儿开展TBX20基因靶向测序，发现位于高度保守T-box结构域的两种新型变异：同义变异c.576C>T(p.Thr192Thr)和错义变异c.577G>A(p.Gly193Ser)。通过Modeller 9.20构建的蛋白质模型显示，G193S变异导致α螺旋区构象改变，使TBX20-DNA复合物处于高势能不稳定状态。双荧光素酶报告系统证实该变异使ANF启动子活性降低40%，而令人意外的是，传统认为"沉默"的同义变异T192T反而使转录活性增强1.6倍。

研究采用三大关键技术：

1. 靶向测序分析TBX20基因2-6号外显子变异；

2. 同源建模预测野生型与变异体蛋白结构差异；

3. 双荧光素酶系统评估ANF启动子调控功能。

主要研究发现：

结构建模显示：G193S变异破坏Gly193与Leu197的氢键网络，新形成的Ser193-Asp141氢键导致蛋白构象扭曲，使复合物势能从-11,142.7 kcal/mol升至-10,872.1 kcal/mol。

mRNA表达分析：单独转染时G193S变异体表达量仅为野生型的76%(p<0.01)，但在GATA4/NKX2-5共转染条件下表达量反常升高70%(p<0.001)，提示存在补偿调节机制。

功能验证实验：尽管G193S变异体在共转染时mRNA水平升高，其对ANF的激活能力仍显著低于野生型(p<0.05)，证实其存在功能性缺陷。

该研究首次揭示同义变异可通过改变mRNA稳定性影响TBX20功能，为CHD的基因诊断提供了新视角。发现的G193S变异通过破坏T-box结构域稳定性干扰心脏间隔发育，这为开发靶向矫正药物提供了理论依据。研究还暗示TBX20可能受GATA4/NKX2-5的正反馈调节，这种转录网络失衡或是VSD的重要发病机制。未来需建立携带这些变异的动物模型，以验证其在心脏发育中的精确作用。