武汉大学CMG病例二.ppt

* CFTR and Cystic Fibrosis 囊性纤维化跨膜传导调节因子 囊性纤维化 CFTR(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) 两个跨膜结构域(membrane-spanning domains, MSDs) 两个核苷酸结合域(nucleotide-binding domains, NBDs) 一个特殊的调控域(regulatory domain, RD) 6个跨膜的袢( loop ) [1] CFTRcAMP激活的ATP门控性氯离子通道 cAMP介导的磷酸激酶磷酸化R区 ATP 结合NBDs, 当NBD1末端的磷酸基被剪切, CFTR立体构象改变, 通道打开,氯离子流出 CFTR 的去磷酸化 NBD2的ATP被水解, 通道关闭 [1] CFTRcAMP激活的ATP门控性氯离子通道 特点 氯离子通道主要介导的是氯离子的被动运输 ATP的结合是通道打开所必需的，ATP的结合和随后的水解有效的调节了通道的门控，ADP可以抑制通道的打开 NBD除了具有ATP酶活性外，还具有腺苷酸激酶活性，腺苷酸激酶主要催化ATP+AMP→2ADP的反应，因此尽管需要大量的ATP，但在生理条件下是腺苷酸激酶活性而不是ATP酶活性主要调节了门控，因此并不耗费太多能量 [2] CFTR与其他离子通道间的相互作用 外向纠正性氯离子通道( outwardly rectifying chloride channel, ORCC) 钙依赖性氯离子通道( calcium-dependent Cl- channels) 上皮细胞钠离子通道( epithelial sodium channel, ENaC) 水通道蛋白(AQP) 参与碳酸氢根离子的分泌和转运 CFTR与其他离子通道间的相互作用 当CFTR被激活时，排入腺体管腔中的ATP能激活一系列氯离子通道，包括ORCC和钙依赖性氯离子通道。[4] ENaC的激活需完整的CFTR的参与，并且它的表达也依赖于CFTR的辅助。ENaC的活性依赖于CFTR，并随着CFTR的活性的增加而增强。CFTR的激活引起的氯离子运输增加也增强了钠离子通过ENaC的能力。使用电生理实验证明CTFR与ENaC之间存在着协同作用。[2] CFTR功能分泌性上皮 在基底膜侧Na+/K+-ATPase和Na+/K+/2Cl-共转运体的协同作用下，氯离子在细胞内积累，然后通过顶膜侧的CFTR进入管腔，从而带动水份向胞外的运输,即产生液体的分泌 [3] CFTR功能吸收性上皮 基底膜侧Na+/K+-ATPase将钠离子泵出细胞，造成细胞内钠离子浓度降低，此时顶膜侧的ENaC再将管腔内的钠离子运输进细胞，同时氯离子由CFTR进入细胞, 从而带动水份向胞内的运输,即产生液体的吸收 [3] CFTR与肺部感染及炎症[3] 正常状态下，肺部气道表面存在一层厚度为100 μM 左右的液体（airway surface liquid, ASL）。 Na+过度吸收和Cl-分泌不足→ASL 变薄、粘稠→肺绒毛清洁能力丧失→粘液在粘膜下腺导管产生后无法排出→腺体阻塞、增生→细菌入侵造成感染→纤维化修复→肺气体交换能力的下降甚至丧失 CFTR遗传 常染色体隐性遗传 但是，CFTR 基因对人类的生殖有非常深远的影响。 [3] 它可使健康男性出现先天性双侧输精管都缺失而丧失生殖能力或者精子质量低下，造成男性不育，此外CF 病也可以造成雄性生殖器管道阻塞，导致男性不育。 女性CF 患者常伴有月经失调，宫颈缺乏CFTR 表达而导致生育力低下。CFTR 功能障碍还会导致女性宫颈黏液黏稠，抑制精子获能并因此影响了CF 女性患者的生育能力。 常见CFTR基因突变ΔF508（70%）[2,4] CFTR基因缺失3个碱基对 CFTR蛋白第508位上的苯丙氨酸残基缺失 CFTR在第二个跨膜结构域错误折叠 内质网加工时被相关泛素连接酶复合物识别而降解 CFTR蛋白无法到达细胞膜形成氯离子通道 氯离子运输严重障碍 CFTR遗传（以ΔF508为例） ΔF508相关 ΔF508突变最可能发生于50000年前的北欧。 ΔF508的纯合子会患囊性纤维化，他们通常不能生育。 ΔF508的杂合子在霍乱时会减少失水，这大大增加了存活的可能性。 本例CFTR基因突变 第4外显子，缺失8个碱基对(451–458, GCTTCCTA) ，移码突变 第16外显子，3041碱基G→A，970氨基酸甘氨酸GGT→天冬氨酸GAT（G970D），位于第三胞质袢 (933–990，在TMD 6和7之间) “The 8-bp deletion is expected to eliminate all function