目的:听觉功能障碍是常见的感觉缺陷性疾病之一。遗传性耳聋可能由多种未知的耳聋基因及位点突变引起,本课题收集了三个中国遗传性耳聋家系,分析其临床表型,并寻找其致病基因突变。然后进一步分析致病突变WFS1 c.2421C>G(p.Ser807Arg),探讨其可能的致病机制,并深入研究WFS1基因非同义单核苷酸多态性(Non-synonymous single SNPs,ns SNPs)与疾病之间的潜在关联。方法:我们在临床中收集到三个遗传性耳聋家系,完善耳聋家系的病史及相关检查。先证者DNA行耳聋基因靶向捕获检测,得到可能致病的基因突Naporafenib作用变位点,对参与者DNA样本进行Sanger测序及共分离验证。应用多种生物信息学软件进一步分析WFS1 c.2421C>G(p.Ser807Arg)以及WFS1基因ns SNPs的致病机制。应用MUpro、Ⅰ-Mutant2.0、INPS-MD、i Stable分析其突变蛋白稳定性的改变。应用Consurf Server进行Wolframin蛋白质氨基酸位点保守性分析。SOPMA预测Wolframin蛋白质的二级结构。TMHMM Sever v2.0用于selleck HPLC预测野生型及突变型蛋白质中的跨膜结构改变。Py MOL软件显示野生型和突变型蛋白质的结构,分析其氢键变化。HOPE软件对突变型蛋白质进行理化性质分析。利用Accessible Surface Area and Accessibility Calculation for Protein(ver.1.2)在线服务器对突变前后890个氨基酸残基进行蛋白溶剂可及表面积的计算。STRING在线软件生成WFS1的蛋白质-蛋白质相互作用网络。结果:HBSJZ-1和HBSJZ-2属于非综合征型耳聋家系,HBSJZ-3属于听神经病家系。HBSJZ-1家系的听力学特征为对称性双耳感音神经性聋,低频听力损失为主,致病突变为WFS1 c.2421C>G(p.Ser807Arg)杂合突变。HBSJZ-2家系的听力学特征为对称性双耳感音神经性聋,听力损失为中频或全频,致病突变为POU4F3 c.932T>C(p.Leu311Pro)杂合突变。HBSJZ-3家系未检测出致病基因。生物信息学软件分析显示WFS1c.2421C>G(p.Ser807Arg)在进化上高度保守,预测突变导致蛋白质稳定性增加,突变型残基变大,疏水性降低,电荷由中性变为正性,蛋白质核心氨基酸的比例降低,三级结构及氢键均发生改变。从3个数据库中获得WFS1基因15660个SNP,用14种突变致病性预测工具预测ns SNPs的致病性,13个ns SNPs被所有预测工具认为是高度有害的。这13种突变的氨基酸位点均为高度保守,突变后稳定性大部分下降。TMHMM分析显示Wolframin蛋白有9个跨膜区,13个突变均未导致跨膜结构改变。HOPE结果显示致病性突变不仅对氨基酸大小、电荷和疏水性有重大影响,而且对蛋白质的空间结构也有影响。SASA分析显示在所有13个高风险性ns SNPs中,蛋白质核心氨基酸的比例均降低。对2个新的ns SNPs(Gly695Ser和Glu776Lys)进行三维结构分析,突变均导致氢键数目及距离改变。Enfermedad inflamatoria intestinalSTRING在线软件生成了WFS1的蛋白质互相作用网络图,提示WFS1与Na~+/K~+-ATP酶调节的离子平衡、内质网应激、Ca~(2+)稳态、胰岛素合成与释放的信号通路中发挥重要功能。结论:WFS1是常见的低频感音神经性听力损失的致病基因,其中与NSHL相关的突变主要集中在第8外显子,并且主要聚集在Wolframin蛋白的C-末端结构域(氨基酸652–890),这表明该区域对于内耳的正常蛋白质功能非常重要。WFS1基因致病ns SNPs大部分会导致蛋白质稳定性、二级结构、三级结构、氢键的改变,并影响Wolframin蛋白与其他蛋白质的正常结合,进而导致疾病表型。生物信息学分析可以协助我们高效地找到高风险性ns SNPs。但计算机分析缺乏临床证据及实验支持,所以仍旧需要体内和体外功能实验来进一步验证。