葡萄糖激酶基因突变导致的永久性新生儿糖尿病一例及其功能学研究

作者：王志新; 于淼^*; 郑佳; 张茜; 肖新华

来源：中华糖尿病杂志, 2016, 8(01): 40-45.

DOI：10.3760/cma.j.issn.1674-5809.2016.01.009

• 新生儿糖尿病
• 葡萄糖激酶
• 基因突变
• 酶动力学

目的探讨1例永久性新生儿糖尿病患者的致病基因及其致病机制。方法对2013年8月北京协和医院诊治的1例永久性新生儿糖尿病患者, 分析其临床特点并抽提相关家系成员的基因组DNA, 聚合酶链反应(PCR)扩增后进行葡萄糖激酶(GCK)基因直接测序。构建野生型和突变型质粒, 体外表达并纯化GCK重组蛋白, 进行酶动力学和热稳定性分析。两组间数据比较采用t检验。结果在该新生儿糖尿病患者发现GCK基因c.571 C>T(R191W)和c.1136 C>A(A379E)复合杂和突变。功能学分析显示, 与野生型相比, R191W和A379E突变导致蛋白产量明显下降[分别为(86±9)比(48±8)mg/L、(86±9)比(54±5)mg/L, t=5.56、5.36, 均P<0.01];当ATP为饱和浓度时酶促反应速度达到1/2最大反应速度时的葡萄糖浓度(S0.5)显著升高[分别为(7.63±0.21)比(35.27±2.20) mmol/L、(7.63± 0.21)比(13.30±0.44) mmol/L, t=-21.70、-20.32, 均P<0.001];当葡萄糖为饱和浓度时酶促反应速度达到1/2最大反应速度时的ATP浓度(ATP-Km)显著升高[分别为(0.30±0.01)比(0.42±0.01) mmol/L、(0.30±0.01)比(0.54±0.04)mmol/L, t=-17.02、-10.68, 均P<0.001];突变蛋白对葡萄糖的催化常数显著下降[分别为(20.9±2.1)/s比(6.5±1.0)/s、(20.9±2.1)/s比(10.5±1.1)/s, t=10.61、7.58, 均P<0.01]。突变蛋白的热稳定性下降, 表现为同一孵育温度下或同一温度更短时间内酶活性的快速丧失。结论 GCK基因c.571 C>T(R191W)和c.1136 C>A(A379E)复合杂和突变是该新生儿糖尿病的致病原因。突变导致的蛋白表达下降、酶对葡萄糖和ATP的亲和力下降以及热稳定性的下降可能是其致病机制。

• 单位
  北京积水潭医院