三、OPTN基因与青光眼

    OPTN基因是除MYOC基因外第二个发现的与POAG有关的基因，现在认为与NTG的发病关系密切。1998年Sarfarazi等确定了1个新的POAG致病基因位点GLCIE，位于10p14～p15。Rezaie等报道了GLC1E基因位点上的optineurin（optic neuropathy inducing，OPTN）基因突变可能导致正常眼压性POAG，发现16.7%的遗传性POAG患者可能伴有OPTN基因突变，并推测OPTN基因在视神经损害过程中可能起到保护作用。

    （一）OPTN基因的发现和定位

    Sarfarazi等对一青光眼家系进行研究，发现该家系与10号染色体短臂上的短串联重复序列标记（short tandem repeat polymorphism，STRP）D10S1172存在连锁。进一步将GLCIE基因位点位于D10S1729和D10S1664之间的21 cm区域内。经进一步分析，将候选基因的范围缩小到5 cm 的范围内（包含5个候选基因），在排除了其他基因后确定OPTN基因为导致POAG发病的致病基因之一。

    OPTN基因曾被称为FIP2基因和NRP基因，2002年，经人类基因组组织命名委员会批准，Rezaie等将其命名为OPTN，其编码的蛋白产物命名为optineurin 。

    （二）OPTN基因的克隆

    OPTN基因编码的optineurin蛋白被作为是FIP2（14.7K-interacting protein）和NEMO相关蛋白（NRP），能与Huntingtin、Ras相关蛋白（RAB8）、转录因子ⅢA等相互作用。

    C组人腺病毒Ad的E3区（Early region 3）编码多种TNF-α抑制子，特别是一种E3-14.7K蛋白（E3 14.7 kD）。Li等用E3-14.7K筛选HeLa细胞cDNA文库时发现了一种包含多个亮氨酸拉链结构的新蛋白，命名为14.7k-interacting protein，即FIP2。Schwamborn等发现了一种与NEMO蛋白（NF-κB  essential modulator）高度同源的蛋白，命名为NRP（NEMO-related protein）。此蛋白有53%与NEMO同源。研究还证实NRP的表达可被干扰素和TNF-α诱导。并在这两种因素的刺激下NRP的表达呈明显上调反应。

    （三）OPTN基因的结构和表达

    OPTN基因共有16个外显子组成，其中包括13个编码外显子和3个位于5′-UTR（5′ untranslated region）的非翻译外显子。其开放阅读框共有1734 bp，共编码577个氨基酸蛋白（66 kD）。OPTN基因的5′端共有3种不同的同族异构结合区，Genebank序列号分别为AF42037l、AF420372和AF420373，但它们都有相同的开放阅读框。已证实鼠的OPTN基因与人类的OPTN基因78% 同源，共编码584个氨基酸。OPTN基因结构中有3个已知的重要的功能域：位于4、5外显子的亮氨酸拉链结构；10、11外显子的亮氨酸拉链和位于optineurin蛋白羧基末端的锌指结构。

    研究证实OPTN基因广泛表达于人体各种组织和器官之中。已发现OPTN基因在人类的心脏、脑、胎盘、肝脏、骨骼肌、肾脏和胰腺中表达，在人类的小梁网、非色素睫状上皮细胞、视网膜、肾上腺皮质、淋巴细胞及成纤维细胞中也有表达。optineurin蛋白富集于高尔基体，出现在不同种属的房水中，如人、猕猴、牛、猪、山羊、绵羊、猫、兔等，认为optineurin蛋白是一种分泌蛋白。

    （四）OPTN基因的突变研究

    目前已有许多OPTN基因突变的报道。2002年，Rezaie等在54个成年型POAG（多为NTG）家系中，通过单链构象多态性（single stranded conformation polymorphism，SSCP）分析OPTN基因突变，发现了4个突变，分别为Glu50Lys、Premature stop（691-692插入AG）、Arg545Gln和Met98Lys。并将Glu50Lys、Premature stop、Arg545Gln确定为青光眼致病性基因突变，Met98Lys确定为青光眼的高危多态性改变。Glu50Lys发生在碱性亮氨酸拉链（basicleucinezipper，bZIP）基序，bZIP基序与DNA的结合和蛋白的二聚作用有关；Premature stop使终止信号提前出现，OPTN蛋白缩短76%，从而引起其功能丧失；Arg545Gln的突变虽然不在蛋白区，但它邻近与转录因子有关的锌指基序。Met98Lys在bZIP区，推测它为显性可疑突变。在这些家系中，16.7%存在OPTN基因突变，13.5%发现Glu50Lys突变，Arg545Gln突变存在于2.2%的家系中。在患者及正常对照者中均发现Met98Lys突变，分别为13.6%和2.1%。

    Tang等对日本165例POAG患者、148例NTG与196位正常人比较，发现在日本人中OPTN基因有12种单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP），未发现上述的OPTN基因突变，提示OPTN基因突变存在着种族差异性。Leung等分析了119例散发的中国POAG患者与126位正常人，发现了OPTN基因16种序列改变（外显子突变9种，内含子突变7种），其中3种为已报道的突变：Thr34Thr、Met98Lys和Arg545Gln,13种是新发现的突变，包括：Thr49Thr、Glu103Asp、Val148Val、Pro199Pro、Thr202Thr、His486Arg、IVS6-5T>C、IVS6-10G>A、IVS7＋24G>A、IVS8＋20G>A、IVS13＋21C>G、IVS15＋10G>A和IVS15-48C>A。其中Glu103Asp、Val148Val、His486Arg、IVS13＋21C>G仅在POAG患者中发现，Pro199Pro、Thr202Thr、IVS8＋20G>A仅在正常人中发现。IVS7＋24G>A与POAG有显著关联，虽然IVS7＋24G>A是非编码序列改变，但有可能影响mRNA的稳定性，从而影响OPTN蛋白的功能。

    Wiggs等则认为OPTN基因突变与成人POAG无关。对86例成人POAG和80位正常人进行OPTN基因突变分析，发现Met98Lys在9例（10.5%）POAG患者中发生了突变，而正常人中有10%的个体发生了突变，说明与NTG有关的OPTN基因突变与POAG无关，NTG不是POAG的特殊表现型。其他研究表明，在JOAG患者中，没有发现Met98Lys突变频率增加。同义突变和非编码区突变不导致密码子改变，但可影响mRNA的稳定性和蛋白功能。位于OPTN基因的Thr34Thr序列改变属同义突变，与POAG有明显相关性。姚红艳等在我国**的患病人群中检测到与Rezaie等在高加索人群中不同的OPTN 基因突变（Ile407Thr），没发现其他人种中常见的Leu41Leu、Glu50Lys和Arg336Gly。

    OPTN基因的突变研究以及其与POAG的关系目前存在较大争议，许多遗传学家针对不同种族和不同家系的研究得出不同的结果。Fan等首先报道MYOC、OPTN和APOE之间可能存在基因-基因相互作用，Park等[46]报道OPTN基因的高表达可以诱导MYOC基因的过度表达，这些研究为POAG的多基因致病机制假说提供了具体实验依据。

    （五）OPTN基因在POAG发病中的作用

    OPTN基因是第二个被确认为与POAG 有关的基因。optineurin蛋白的功能以及与青光眼发生的病理机制还不清楚。研究表明，无论在体外的GST蛋白黏附测验，还是在体内的免疫沉淀试验都能观察到FIP2与E3-14.7K 蛋白相互作用。FIP2能引起E3-14.7K重新分布到细胞核的周围。试验中还发现FIP2的表达能被TNF-α诱导，并表现出时间依赖的方式。推测FIP2可能是TNF-α信号途径中一个重要的组成部分。

    体外培养小梁细胞在地塞米松、模拟高眼压环境、TNF-α刺激条件下，OPTN基因表达明显增高，证实optineurin蛋白可能与视神经及小梁网保护以及维持眼压有关。optineurin蛋白可与多种蛋白相互作用形成复合体，调节细胞膜的交通和细胞形态的形成。Rezaie等认为野生型optineurin蛋白通过TNF-α的信息传导通路发挥保护视神经的作用，在青光眼患者中，突变的optineurin蛋白正常保护作用消失，引起视力下降、视野缺损等一系列改变。Kamphuis等的报道则相反，认为optineurin蛋白在人小梁网的表达不随眼压升高而改变。在人眼的灌注模型中，24 h内灌注压从10 mm Hg升高到30 mm Hg，optineurin蛋白在小梁网的表达不随灌注压的升高而改变，故认为optineurin蛋白不参与眼压升高时的房水引流机制。其他研究发现，OPTN基因在细胞胞吐作用和高尔基体形成过程中发挥重要作用，可能与fas-配体介导的凋亡途径有关。

    optineurin蛋白为分泌型蛋白，其突变后optineurin蛋白的减少可能导致青光眼性视野缺损和视神经病变，也可能造成optineurin蛋白结构的变化而改变该基因的功能，从而使其拮抗凋亡的作用丧失，产生青光眼病理损害。

    四、WDR36基因与青光眼

    WDR36（WD repeat domain 36）是近年才发现的与POAG相关的新基因，位于GLC1G。

    （一）WDR36 基因的发现和定位

    2005年，Monemi等对POAG家系进行连锁分析，结果显示连锁范围位于5q21.3与5q31.3 （D5S1466～D5S1480）之间，将POAG致病基因定位在GLC1G关键区域，大约位于5q21.3 与5q22.1 （D5S1466～D5S2051）约2 Mb的区域之间。通过在GLC关键区域内对7个候选基因进行突变筛选，排除了其他6个基因后最终确定WDR36为一个新的POAG致病基因。

    （二）WDR36基因的结构和表达

    WDR36基因含有23个外显子，编码一个951个氨基酸的蛋白。其结构至少有下列几个模序组成：（1）G-βWD40重复序列（guanine nucleotide binding protein-beta WD40 repeat）结构域；（2）Utp21 特异性WD40 联合假定结构域（Utp21-specificWD40 associated putative domain）；（3）细胞色素cd1-亚硝酸盐还原酶样（cytochrome cd1-nitrite reductase-like，C-terminal heme d1）结构域。该蛋白属于编码WD 重复蛋白家族的成员之一，该家族在细胞周期、信号转导、细胞凋亡以及基因调控中起一定作用。Northern印迹技术发现，在人类的心脏、胎盘、肝脏、骨骼肌、肾脏和胰腺中含有5.9 kb和2.5 kb两种不同形式的mRNA 转录体。逆转录PCR实验显示，WDR36在人类的晶状体、虹膜、巩膜、睫状肌、睫状体、小梁网、视网膜和视神经均有表达。

    （三）WDR36基因的突变研究

    在Monemi等[48]的研究中，对130例POAG病例进行了WDR36全部基因组DNA的突变分析，共发现24个DNA序列改变。其中4个突变（Asn355Ser、Ala449Thr、Arg529Gln和Asp658Gly）发现于17个散发POAG患者，包括11个高眼压型青光眼（high tension glucoma，HTG）和6个NTG。同时WDR36基因的这4个突变在人类、黑猩猩、狗、大鼠和小鼠的物种中是保守的。Kramer等[50]对一大家系进行了WDR36所有外显子的突变分析，发现的几个序列改变与Monemi等报道的一致，且在正常人群中也存在，因而均不是致病因素。由于仅检测外显子区域，可能新的和已知的SNP存在于该家系的供体和受体剪切位点，因此很可能改变WDR36基因的剪切方式。WDR36基因启动子区域的突变也可能是该POAG家系的致病原因。另外，该家系的青光眼发生，可能是由于该区域（ 5q21.2和5q22.1之间）中其他基因的改变所致。

    有研究者分析了一组美国HTG患者的WDR36序列改变情况，发现了32个WDR36序列改变（包括先前报道的“致病”和“可疑”改变），在POAG患者和正常对照组中的改变率分别为17%和4%。该研究得出，尽管WDR36改变与疾病分布无一致性，但在相对严重的患者中序列改变更为多见。Weisschuh等[51]对112例德国NTG患者进行了WDR36基因突变检测，其中Ala449Thr、Arg529Gln和Asp658Gly为已报道的致病突变，新发现了一个致病突变Pro31Thr，另外还发现了4个同义突变（Gln197Gln、Lys564Lys、Val714Val和Val 727Val）和11个内含子多态性改变，该研究提示在德国人群中WDR36的序列改变可能只存在于NTG的少数病例中。

    Miyazawa等对日本136例HTG患者和103例NTG患者的研究共发现了20个序列改变，其中10个改变（Ile264Val、1494＋90C>T、1494＋143A>G、1609＋89G>A、1775＋89C>A、1965-30A>G、Val714Val、2170＋217C>T、Val727Val和2518＋60G>C）是已报道的。

    另外10个（Asp179Asp、Gln270Gln、Met283Arg、898＋63C>G、1074＋20C>T、Gly459Gly、1884＋26C>G、Ser664Leu、Ser664Ser和Pro744Pro）是在该人群中新发现的。其中错义突变Ile264Val是一个普遍存在的序列改变，在HTG先证者和正常对照中均有发现。与正常对照组相比，Ile264Val错义突变频率在HTG患者中更高，而在NTG患者中却没有明显不同，提示WDR36基因突变可能与HTG的发病相关。Fan等对来自**汉族人群的82例HTG患者、42例NTG患者、11例JOAG患者和77位正常对照的研究，发现了19个WDR36序列改变，其中8个为新发现的改变，包括2个错义突变（Leu240Val和Ile713Val）。其中3个HTG患者携带了新发现的致病性突变Ile713Val，表明WDR36基因在中国HTG患者中的突变率为3.7%。但该研究发现WDR36基因似乎与中国人的NTG和JOAG发病无关。

    另一方面，Hewitt等在249例POAG患者和217例正常对照中检测已报道的突变Asp658Gly，结果发现在POAG和正常对照组中的改变率分别为1.6%和1.8%，因此认为Asp658Gly是一个中性序列改变。确定WDR36为青光眼的致病基因尚需更多的研究证据。

    （四）WDR36基因在POAG发病中的作用

    WDR36是WD40重复蛋白家族成员，WD重复蛋白家族中的成员参与细胞形成的各个过程，包括细胞周期的进展、转导、凋亡及基因调节。其功能以及在正常眼压性青光眼中的作用尚不清楚，但WDR36已经被证实参与T细胞的活化过程。研究提示某些青光眼患者可能发生依赖IL22的细胞免疫性改变。有假说提出，在人和小鼠青光眼模型中，T细胞介导的反应参与青光眼相关的视神经退行性改变。为了更深入地了解WDR36在青光眼发生中所起的作用，有必要了解IL22对它的调控作用以及它与T细胞活性的关系。目前研究证明WDR36与POAG的形成与发展有关，关于WDR36基因突变与POAG发病关系的研究较少，而且不同的研究有不同的结果。WDR36基因所编码蛋白的功能及其在POAG发病中的作用目前尚不清楚。