皮肤病：角蛋白结构功能与角蛋白遗传病
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13
角蛋白功能
参与上皮细胞角化、分化；
机械性支持维持细胞形态；
细胞内物质运输、信息传递
14
角蛋白基因敲除小鼠的表型
角蛋白基因敲除
K4 K5 K6a K6a/K 6b K8 K8/K 19 K10 K12 K14 K17 K18 K19
表 型
白色海绵状痣 表皮基底层细胞溶解 创伤愈合延迟 舌上皮脆性增加 胚胎死亡（C57BL/6小鼠） 大肠增生（F VB/N小鼠） 胎盘缺陷，胚胎死亡 表型轻微异常，无细胞溶解 角膜脆性增加 表皮基底层细胞溶解 暂时性脱发 肝脏病变 无异常表型
23
先证者及其子的厚甲
24
先证者头部多发性脂囊瘤
25
先证者及其子的多发性脂囊瘤
26
先证者及其子的局灶性掌跖角化
27
28
29
研究方法
30
1. 血样采集
采集家系成员（包括9例患者、1例正常
人）外周血3～5ml，2％EDTA抗凝，-70℃
冷冻保存。另外抽取正常对照50人份外周血
做同样处理。
研究背景
角蛋白基因结构
I型：exo ns
in tro ns 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8
II型 ：exo ns 1
in tro ns 1
2 2
3 3
4 4
5 5
6 6
7 7
8 8
9
研究背景
9
10
11
角蛋白不同结构区氨基酸数统计
角 蛋 白
K1
K2 K3 K4 K5 K10
角蛋白结构功能 与角蛋白遗传病
角蛋白结构与功能 角蛋白遗传病基因突变和临床系列研究
2
角蛋白简介
角蛋白是上皮细胞的主要结构蛋白， 构成细胞骨架中间丝（微丝、微管、中
间丝）
3
角蛋白
目前已知49种,34种细胞角蛋白,15种毛 发角蛋白 Ⅰ型或酸性角蛋白（细胞角蛋白K9-10,
K12-20,K23；毛细胞角蛋白Ha ）Ha1-8 ,
33
K17P8和K17P10扩增的DNA片段稀释
1:10000倍作为巢式PCR模板。
和临床系列研究
19
技术路线和实验方案
患者家系基因突变分析
收集患者家系临床资料、病理标本、采集外周血 提取外周血基因组DNA PCR扩增外显子
DNБайду номын сангаас序列分析
基因突变位点
患者正常人同源性分析
排除多态性
确定
20
先天性厚甲症（Pachyonychia congenita ，PC ）是一组常染色体显性
遗传病，特点是甲营养不良和不同程
6
角蛋白的结构
I型：
II型：
L1、L2、L12 1A、1B、2A、2B V1、V2 H1、H2 ISIS S
2A
连接区（Linker domains) 螺旋区（Helical domains) 可变区（Variable domains) 同源区（ Homology regions） ISIS基元 （ISIS motif) 反向螺旋序列（Stutter sequence) HIP/HTP
31
2. 外周血基因组DNA提取
用全血基因组DNA纯化试剂盒提取 基因组DNA。
32
3. 聚合酶链反应（PCR）
选择并合成引物：引物合成参照Mclean WH等 在Nature Genetics 上的文献。上游引物K17p8和 下游引物K17p10。 这对引物可使角蛋白K17基因外显子1及其侧翼 序列得到选择性扩增，扩增出978bp的DNA片 段，并且避免了扩增两个假基因ΨK17B和 ΨK17C。
共25种
Ⅱ型或碱性角蛋白（细胞角蛋白K1K8；毛细胞角蛋白Hb ）Hb1-6 ,共24种
4
研究背景
角蛋白
主要表达组织
疾病
角化上皮的基底上层 K1，K10 BCIE/EH,DNEPPK 角化上皮基底上层的终末分化细胞 K2e IBS 硬腭特异性角蛋白 K2p 未发现 MCD 角膜特异性角蛋白 K3,K12 非角化的复层鳞状上皮 如食道 K4,K13 WSN 表皮基底角质形成细胞，复层上皮 K5,K14 EBS K6a,K6c-f,K16 掌跖，粘膜，伤口愈合时，表皮附属器 PC-1 隐匿性肝硬化 单层上皮 如肝,肾 K8,K18 EPPK K9 掌跖表皮 基底角质形成细胞 未发现 K15 表皮附属器，甲床，掌跖 PC-2 K17,K6b 单层上皮，表皮附属器 未发现 K19 胃肠道上皮 未发现 K20 皮质毛细胞 念珠状发 hHb6,hHb1
15
角蛋白与疾病
角蛋白 K1、K10 K5、K14 K6、K16、K17 K8、K18 K9 hHb6、hHb1 K7、K15、K19、K20 疾病 大疱性鱼鳞病样红皮病 单纯型大疱性表皮松解症 先天性厚甲 隐匿性肝硬化 表皮松解性掌跖角化症 念珠状发 不清楚
16
讨论
角蛋白中间丝的装配
讨论
角蛋白遗传病基因突变
V1
H1
1A
L1
1B
L 12
2A
L2
2B
H2
V2
644
645 629 534 590 561
144
148 162 115 132 132
36
36 36 36 36 7
35
35 35 35 35 35
11
12 14 11 12 14
102
101 101 102 101 101
17
17 17 17 17 16
度的外胚叶发育不良。
21
根据临床表现主要分为两型
PC-1表现为厚甲伴有局灶性掌跖角化、口
腔粘膜白斑等。
PC-2除具有PC-1的特征外还伴有胎生牙和 多发性脂囊瘤。多发性脂囊瘤是PC-2最好 的鉴别特征。
22
PC 患者的厚甲通常是在出生后头几个月出
现 。一些PC 患者甲改变发生较晚，称为
迟发性先天性厚甲。 多发性脂囊瘤通常在青春期发生。 研究发现，PC-1由于角蛋白K16、K6a基 因突变所致，PC-2由于角蛋白K17、K6b 基因突变所致。
19
19 19 19 19 19
8
8 8 8 8 8
121
121 122 121 121 121
20
20 20 20 20
131
128 95 50 89 108
K14
472
108
7
35
11
101
16
19
8
121
46
K17
432
77
7
35
11
101
16
19
8
121
37
12
角蛋白序列的保守性 1. 不同个体之间的保守性:1A起始部和2B末端 15-20aa 2. 不同角蛋白之间的保守性 螺旋起始区: I 型 1A区第7个aa 始 LNDRLASY II 型 LNNKFASY 螺旋终止区: EIATYRKLLEGE(如K1 2B末 端倒数第5个氨基酸)
角蛋白功能
参与上皮细胞角化、分化；
机械性支持维持细胞形态；
细胞内物质运输、信息传递
14
角蛋白基因敲除小鼠的表型
角蛋白基因敲除
K4 K5 K6a K6a/K 6b K8 K8/K 19 K10 K12 K14 K17 K18 K19
表 型
白色海绵状痣 表皮基底层细胞溶解 创伤愈合延迟 舌上皮脆性增加 胚胎死亡（C57BL/6小鼠） 大肠增生（F VB/N小鼠） 胎盘缺陷，胚胎死亡 表型轻微异常，无细胞溶解 角膜脆性增加 表皮基底层细胞溶解 暂时性脱发 肝脏病变 无异常表型
23
先证者及其子的厚甲
24
先证者头部多发性脂囊瘤
25
先证者及其子的多发性脂囊瘤
26
先证者及其子的局灶性掌跖角化
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研究方法
30
1. 血样采集
采集家系成员（包括9例患者、1例正常
人）外周血3～5ml，2％EDTA抗凝，-70℃
冷冻保存。另外抽取正常对照50人份外周血
做同样处理。
研究背景
角蛋白基因结构
I型：exo ns
in tro ns 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8
II型 ：exo ns 1
in tro ns 1
2 2
3 3
4 4
5 5
6 6
7 7
8 8
9
研究背景
9
10
11
角蛋白不同结构区氨基酸数统计
角 蛋 白
K1
K2 K3 K4 K5 K10
角蛋白结构功能 与角蛋白遗传病
角蛋白结构与功能 角蛋白遗传病基因突变和临床系列研究
2
角蛋白简介
角蛋白是上皮细胞的主要结构蛋白， 构成细胞骨架中间丝（微丝、微管、中
间丝）
3
角蛋白
目前已知49种,34种细胞角蛋白,15种毛 发角蛋白 Ⅰ型或酸性角蛋白（细胞角蛋白K9-10,
K12-20,K23；毛细胞角蛋白Ha ）Ha1-8 ,
33
K17P8和K17P10扩增的DNA片段稀释
1:10000倍作为巢式PCR模板。
和临床系列研究
19
技术路线和实验方案
患者家系基因突变分析
收集患者家系临床资料、病理标本、采集外周血 提取外周血基因组DNA PCR扩增外显子
DNБайду номын сангаас序列分析
基因突变位点
患者正常人同源性分析
排除多态性
确定
20
先天性厚甲症（Pachyonychia congenita ，PC ）是一组常染色体显性
遗传病，特点是甲营养不良和不同程
6
角蛋白的结构
I型：
II型：
L1、L2、L12 1A、1B、2A、2B V1、V2 H1、H2 ISIS S
2A
连接区（Linker domains) 螺旋区（Helical domains) 可变区（Variable domains) 同源区（ Homology regions） ISIS基元 （ISIS motif) 反向螺旋序列（Stutter sequence) HIP/HTP
31
2. 外周血基因组DNA提取
用全血基因组DNA纯化试剂盒提取 基因组DNA。
32
3. 聚合酶链反应（PCR）
选择并合成引物：引物合成参照Mclean WH等 在Nature Genetics 上的文献。上游引物K17p8和 下游引物K17p10。 这对引物可使角蛋白K17基因外显子1及其侧翼 序列得到选择性扩增，扩增出978bp的DNA片 段，并且避免了扩增两个假基因ΨK17B和 ΨK17C。
共25种
Ⅱ型或碱性角蛋白（细胞角蛋白K1K8；毛细胞角蛋白Hb ）Hb1-6 ,共24种
4
研究背景
角蛋白
主要表达组织
疾病
角化上皮的基底上层 K1，K10 BCIE/EH,DNEPPK 角化上皮基底上层的终末分化细胞 K2e IBS 硬腭特异性角蛋白 K2p 未发现 MCD 角膜特异性角蛋白 K3,K12 非角化的复层鳞状上皮 如食道 K4,K13 WSN 表皮基底角质形成细胞，复层上皮 K5,K14 EBS K6a,K6c-f,K16 掌跖，粘膜，伤口愈合时，表皮附属器 PC-1 隐匿性肝硬化 单层上皮 如肝,肾 K8,K18 EPPK K9 掌跖表皮 基底角质形成细胞 未发现 K15 表皮附属器，甲床，掌跖 PC-2 K17,K6b 单层上皮，表皮附属器 未发现 K19 胃肠道上皮 未发现 K20 皮质毛细胞 念珠状发 hHb6,hHb1
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角蛋白与疾病
角蛋白 K1、K10 K5、K14 K6、K16、K17 K8、K18 K9 hHb6、hHb1 K7、K15、K19、K20 疾病 大疱性鱼鳞病样红皮病 单纯型大疱性表皮松解症 先天性厚甲 隐匿性肝硬化 表皮松解性掌跖角化症 念珠状发 不清楚
16
讨论
角蛋白中间丝的装配
讨论
角蛋白遗传病基因突变
V1
H1
1A
L1
1B
L 12
2A
L2
2B
H2
V2
644
645 629 534 590 561
144
148 162 115 132 132
36
36 36 36 36 7
35
35 35 35 35 35
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12 14 11 12 14
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101 101 102 101 101
17
17 17 17 17 16
度的外胚叶发育不良。
21
根据临床表现主要分为两型
PC-1表现为厚甲伴有局灶性掌跖角化、口
腔粘膜白斑等。
PC-2除具有PC-1的特征外还伴有胎生牙和 多发性脂囊瘤。多发性脂囊瘤是PC-2最好 的鉴别特征。
22
PC 患者的厚甲通常是在出生后头几个月出
现 。一些PC 患者甲改变发生较晚，称为
迟发性先天性厚甲。 多发性脂囊瘤通常在青春期发生。 研究发现，PC-1由于角蛋白K16、K6a基 因突变所致，PC-2由于角蛋白K17、K6b 基因突变所致。
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19 19 19 19 19
8
8 8 8 8 8
121
121 122 121 121 121
20
20 20 20 20
131
128 95 50 89 108
K14
472
108
7
35
11
101
16
19
8
121
46
K17
432
77
7
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16
19
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角蛋白序列的保守性 1. 不同个体之间的保守性:1A起始部和2B末端 15-20aa 2. 不同角蛋白之间的保守性 螺旋起始区: I 型 1A区第7个aa 始 LNDRLASY II 型 LNNKFASY 螺旋终止区: EIATYRKLLEGE(如K1 2B末 端倒数第5个氨基酸)