Klotho基因及其多态性探究进展.doc

Klotho基因及其多态性探究进展 　【关键词】 klotho基因； 多态性； 研究进展 　　Klotho基因是Kuro等〔1〕于1997年发现的与衰老有关的新基因，并用古希腊神话中纺织生命之线女神的名字命名。Klotho基因被敲除的小鼠(KL-/小鼠)可出现类似人类衰老的各种表型，如寿命缩短、不育症、动脉硬化、皮肤萎缩、骨质疏松、肺气肿等。近年来对klotho基因多态性与疾病的关系逐渐受到重视，现将有关研究现状综述如下。 　　1 Klotho基因的结构 Klotho基因长50 kb，由5个外显子和4个内含子组成〔2，3〕。人的klotho基因位于13q12，klotho基因的操纵子内没有TATA盒和CAAT盒，但有5个潜在的SP1结合位点，外显子1及旁侧2 000 bp序列中，G+C的平均含量为66.75%，最高达到98%，提示在这一区域有CpG岛的存在〔1，4〕。在klotho基因结构中，其RNA存在着一个潜在的可变剪切位点，这一位点如果接受了一个50 bp片段的插入，该插入序列末尾的两个核苷酸TA就会与外显子4的第一个核苷酸G共同构成一个终止密码TAG，使得RNA由此截断形成一个短的开放阅读框，仅含3个外显子和2个内含子而编码分泌型klotho蛋白。但如果可变剪切位点没有50 bp片段的插入，其RNA就是一个完整的结构，包括5个外显子和4个内含子，编码形成一种膜型klotho蛋白。人的膜型klotho cDNA全长3 036 bp，分泌型cDNA全长1 647 bp。膜型klotho基因表达的膜型蛋白是一种单跨膜蛋白，包括一个N端信号序列、带有两个内部重复片段的KL１和KL２细胞外区域，一个单跨膜区和一个短的胞内区。在KL１和KL２之间有一段LysLysArgLys的碱性氨基酸序列，可能为蛋白酶裂解位点，该位点有时可能被裂解，释放出小肽而作为体液因子发挥作用。而分泌型klotho基因表达的分泌型蛋白由于可变剪切的原因，仅含有N端序列和KL１胞外区，缺少了KL２胞外区、跨膜区和胞内区。人的膜型蛋白含有1 012个氨基酸，分泌型蛋白含有549个氨基酸。 　　2 Klotho基因多态性 Klotho 基因共含有400多个单核苷酸多态性(SNPs)，其中影响转录和蛋白表达的主要是启动子区和外显子区的SNPs，其中启动子区有 16个SNPs，5个外显子区共有15个SNPs，其余均在内含子内。目前研究最多的是KLVS〔5〕，包含6个SNPs，位于外显子2区附近，3个SNPs在外显子2区内，其中1个为无义突变，另两个F352V（A1056G） 和C370S（G1110C），这6个SNPs处于完全连锁不平衡。KLVS具有明显的种族特异性，白种人群有 20%～31%的变异〔5，6〕，而日本和韩国等亚洲人群未发现变异〔7，8〕。其他如启动子395也存在GA变异，在正常人群中G、A的频率分别为80.4%～85.7%和14.3%～19.6% 〔7，9，10〕。该等位基因是Kawano等〔8〕在研究绝经后妇女骨密度时发现，电泳迁移率变动分析(EMSA)显示G→A替换后DNA蛋白复合物的量明显下降，推测该替换可能通过减少蛋白和klotho基因启动子区结合而改变klotho基因表达。外显子4区的C1818T（His→His）的变异，并不能引起氨基酸表达的改变，但可能也与某些疾病有关，多项研究表明〔11，12〕外显子区的无义突变也可能产生有异常功能的多种转录或影响产物的表达水平，Kawano等〔8〕用RTPCR方法没有发现C1818T变异引起的klotho基因转录的变化，推测C1818T位点可能与影响klotho基因功能的一个SNP位点有机联系在一起。在正常人群中C、T的频率分别为58.9%～81.9%和18.1%～41.1%〔7，10〕。klotho基因其他SNPs如启动子区G959C 、外显子1区A44C和C234G、外显子4区C2298T等，因未发现与疾病有关或小等位基因频率低于5%，在此不再赘述。 　　3 Klotho基因多态性与疾病易感性的关系 　　3.1 Klotho基因与心血管疾病 　　Klotho基因缺陷的小鼠在出生4 w后即可出现动脉硬化，并随着年龄的增加而加重，这些血管变化与人类动脉硬化非常相似。把外源性正常klotho cDNA转导给klotho基因缺陷的小鼠后，其动脉硬化程度可得到显著改善〔1〕，由此推测在人体也可能存在klotho基因突变或有特定的klotho等位基因与动脉硬化密切相关。为此，Arking等〔13〕检测了两组相互独立的无症状冠心病患者的KLVS等位基因频率，同时比较冠心病的危险因素如血糖、血脂、血压、体重指数、吸烟情况，经过Logistic回归分析，证实KLVS等位基因是早发冠心病的