【摘要】 约1/3 的先天性白内障与遗传有关。随着分子生物学技术的发展，近年来愈来愈多地发现Cx50缝隙连接蛋白与先天性白内障有关，其发病机制还不是很明确。本文通过对与缝隙连接蛋白Cx50相关的先天性白内障分子基础的研究做一综述，以期对缝隙连接蛋白分子结构、作用、致病机制有更深的了解。
【关键词】 白内障 先天性 缝隙连接蛋白Cx50
0引言
先天性白内障约占儿童致盲眼病的1/10［1］ ，其中约1/3与遗传有关，且主要是常染色体显性遗传，遗传异质性很强。目前已发现十余个疾病相关位点及候选基因，包括晶状体蛋白基因、缝隙连接蛋白基因、主要内源性蛋白基因、细胞骨架蛋白基因和热休克蛋白基因等［2］。这些基因的单核苷酸突变是致病的主要原因［3］ 。
1 缝隙连接
细胞之间动作电位或兴奋的传导称为胞间传导，可兴奋细胞间的电耦联是通过一种特殊的胞间结构而实现，这种结构即是缝隙连接(gap junction ,GJ ) 。它分布于全身各个组织器官，基本单位为位于细胞膜上的连接子。相邻两个细胞的细胞膜上的连接子(connexon) 对接组成一个缝隙连接，每个连接子由六个连接蛋白构成。缝隙连接的亲水孔道约1.5nm ,允许分子量小于1200Da的物质如cAMP、Ca2+、IP3通过［4］。缝隙连接的主要功能为：(1)协调细胞间活动的一致性；(2)参与信息的传递及神经冲动的传导；(3)参与细胞的分化、生长与发育。
2 连接蛋白
连接蛋白是一种构造许多细胞膜上的离子通道的膜蛋白，每个连接蛋白都具有4个高度保守的α螺旋形成的跨膜结构域(M1M4)、一个胞内环(CL)和两个胞外环(E1E2)，N末端和C末端位于细胞质内。其中，M3具有双极性，因此，通道孔的内壁主要由M3 和少量M1 组成；M2 与M1 相邻，M4 与M3 相邻，并与脂质双分子层相连接；两个胞外环为反向平行的β折叠构成，含有亲水性氨基酸残基，包含3个高度保守的半胱氨酸残基序列(Cx31除外): E1环(CX6CX3C), E2 环(CX5CX5C)(图1)。不同连接蛋白胞外环和C 末端的氨基酸序列变化较大，这些区域的差异决定了连接蛋白在功能上的差异［5］ 。相邻细胞间的连接子相互对接形成GJ 通道时，胞外环上的半胱氨酸残基则随之形成二硫键以维持通道的稳定性。
图1 缝隙连接蛋白的结构（略）
连接蛋白由多基因家族编码，每个连接蛋白基因都有一个共同的结构：即一个位于5非翻译区(5UTR)的内含子，将上游的一个小的未编码的外显子和一个较大的，含有完整编码序列的外显子分开。连接蛋白基因结构的差别决定着不同连接子的功能。人类含有21种连接蛋白［6］，其中19种在人类和小鼠中均有表达，有很高的同源性。这些基因的突变将导致遗传性耳聋［7,8］，肝癌［9］，先天性心脏病，先天性白内障等。
3缝隙连接蛋白Cx50
目前在脊椎动物体内发现的表达连接蛋白的基因已有20多种［6］ 。其中存在于晶状体缝隙连接中的连接蛋白有3种：α1连接蛋白(Cx43)，α3连接蛋白(Cx46) 和α8连接蛋白(Cx50)。Cx50又名CAE，CZP1，CAE1，MP70，GJA8。GJA 1只在上皮细胞和分化早期的纤维细胞中表达,在分化后的纤维细胞中为GJA3和GJA8所取代。 其中α1连接蛋白表达于晶状体上皮细胞；在新分化的晶状体纤维中测不到α1连接蛋白,但可测到α3连接蛋白和α8连接蛋白的表达；在成熟的晶状体纤维中测到的α3连接蛋白和α8连接蛋白被磷酸化 ,其N末端和C末端被裂解 。
Church 等分离了编码人缝隙连接蛋白Cx50的GJA8基因克隆,并使用体细胞杂交方法确定该基因位于第1号染色体上。后将其定位于第1号染色体短臂1q21.1区,GJA8基因含16121bp,包含两个外显子, 其cDNA 编码433个氨基酸组成A8 连接蛋白Cx50。
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