COL1A1基因剪接位点变异c.3531+1G>T在一个成骨不全症家系中的研究

Splice‑site variant c.3531+1G>T in COL1A1 in a family with osteogenesis imperfecta.

作者信息Yanru Huang, Yixi Zhou, Lutan Zhang, Ye Shen, Xingmei Yao, Jieqiong Xie, Libin Mei, Yunsheng Ge
PMID40444480
发布时间2025-08
DOI10.3892/mmr.2025.13582

实验完整度

包含WES、Sanger测序、RT-PCR和minigene剪接实验,验证了变异对剪接的影响,但缺乏蛋白水平验证和动物模型。

主要模型

先证者及家系成员的外周血淋巴细胞系 293T细胞系

重点核对

使用QIAamp Blood Mini Kit提取外周血DNA WES平均测序深度≥150X,目标区域>20X位点比例>95% RT-PCR使用两对引物(1F1R和2F2R)扩增COL1A1 cDNA minigene实验使用pSPL3b载体构建hCOL1A1-W和hCOL1A1-M质粒 293T细胞电转参数:1100V,20ms,2次脉冲

摘要

成骨不全症(OI)是一种以高度遗传和表型异质性为特征的结缔组织疾病。值得注意的是,90%的OI病例由COL1A1和COL1A2基因的致病变异引起,其中COL1A1的变异最为常见。本研究旨在调查一个家系中OI的遗传病因以及剪接位点变异的致病性。对先证者进行了全外显子组测序,并对所有家庭成员进行了Sanger测序以验证结果。对先证者和年龄匹配的对照进行了淋巴细胞系的逆转录(RT)-PCR,并进行了minigene实验以验证剪接模式。在该家系的所有患者中检测到COL1A1基因的杂合变异c.3531+1G>T。RT-PCR显示先证者中异常转录本表达增加,正常转录本表达减少。Minigene剪接分析显示,突变基因表现出四种剪接模式,而正常基因表现出三种剪接模式。这一发现表明c.3531+1G>T变异位点影响内含子47的剪接。据我们所知,该变异首次在巴勒斯坦人群中被报道,而本研究是首次在中国人群中报道该变异并阐明其效应。结果扩大了与OI相关的致病变异谱。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
在一个成骨不全症家系中,COL1A1基因的剪接位点变异c.3531+1G>T是否具有致病性及其对剪接的影响。
核心机制
该变异导致正常转录本col1a1-V1表达降低,异常转录本col1a1-V2表达升高,内含子47保留,引起移码突变p.Gly1178Valfs*91,可能导致蛋白截短。
主要证据
RT-PCR显示先证者中col1a1-V1低表达、col1a1-V2高表达;minigene实验显示突变基因产生四种剪接模式,影响内含子47剪接。
研究意义
首次在中国人群报道该变异,并阐明其功能效应,扩大了OI致病变异谱,为临床诊断和遗传咨询提供依据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

家系临床表型评估与遗传分析

明确家系中成骨不全症的表型和遗传模式。

收集家系成员临床信息,绘制家系图,6名患者有反复骨折史,4名正常。

2

全外显子组测序鉴定候选变异

在先证者中鉴定致病变异。

提取先证者外周血DNA,进行全外显子组测序,经生物信息学分析筛选变异。

3

Sanger测序验证家系共分离

验证c.3531+1G>T变异在家系中的共分离情况。

对所有家系成员进行Sanger测序,确认变异与疾病表型共分离。

4

RT-PCR检测外周血淋巴细胞cDNA

评估c.3531+1G>T变异对内含子47剪接的影响。

提取先证者和正常对照淋巴细胞系RNA,反转录后PCR扩增COL1A1 cDNA片段,凝胶电泳和Sanger测序分析。

5

Minigene剪接实验

验证c.3531+1G>T突变对剪接模式的影响。

构建野生型(hCOL1A1-W)和突变型(hCOL1A1-M)minigene质粒,转染293T细胞,48h后提取RNA,RT-PCR和克隆测序分析剪接产物。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
QIAamp血液迷你试剂盒Qiagen--
Qubit dsDNA BR检测试剂盒Thermo Fisher ScientificQ32850
超声破碎仪LE220CovarisLE220
SureSelectXT试剂盒Agilent TechnologiesG9611B
Agilent V6探针Agilent Technologies5190-8863
Agencourt AMPure XP磁珠Beckman CoulterA63881
MGISEQ-200RS高通量测序试剂盒MGI Tech1000012555
TRIzol试剂Invitrogen--
逆转录试剂盒Invitrogen--
TaKaRa LA Taq酶及GC缓冲液Takara BiotechnologyRR02AG
DMEM培养基Procell Life Science & TechnologyPM150210
胎牛血清Gibco10091148
青霉素-链霉素HyCloneSV30010
Neon转染系统Thermo Fisher ScientificMPK5000
Neon转染系统移液器Thermo Fisher ScientificMPP100
Neon转染系统100 µl试剂盒Thermo Fisher ScientificMPK10096
RQ1 DNasePromegaM6101
逆转录试剂盒Vazyme BiotechR323-01
2X Taq Master Mix(Dye Plus)Vazyme BiotechP112
Ultra-Universal TOPO克隆试剂盒Vazyme BiotechC603

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
全外显子组测序
DNA提取方法(QIAamp Blood Mini Kit)、文库制备试剂盒(SureSelectXT Reagent Kit)、测序平台(MGISEQ-200RS)、平均测序深度
阅读提示:Materials and methods: WES
Sanger测序
Sanger测序验证所有家系成员,确认六名患者携带变异,四名正常者不携带
阅读提示:Materials and methods: Sanger sequencing; Results: 图1
RT-PCR分析
淋巴细胞系建立方法、RNA提取(TRIzol)、引物序列(1F1R/2F2R)、PCR条件(退火温度63°C)、凝胶电泳
阅读提示:Materials and methods: Sequence analysis of COL1A1 cDNA
Minigene剪接实验
质粒构建(pSPL3b载体)、293T细胞培养条件、电穿孔参数(1100V,20ms,2次)、转染后48h收样
阅读提示:Materials and methods: Minigene splicing assay