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线粒体 tRNA 基因突变常致异质性临床症状。为探究 MT-TF 基因 m.591C>T 纯合变异特征，研究人员分析一家系，发现患儿表现肢体无力、电解质紊乱等 GS-like 表型，母亲患尿毒症等，该变异致 mt-tRNA 构象改变，为线粒体病诊断提供新视角。
线粒体作为细胞的 “能量工厂”，其基因变异引发的疾病一直是医学研究的难点与热点。线粒体转移 RNA（mt-tRNA）基因变异是线粒体 DNA（mtDNA）突变的常见类型，常因异质性导致复杂多样的临床表型，给精准诊断和机制解析带来挑战。Gitelman 综合征（GS）是一种常染色体隐性遗传的肾小管疾病，由 SLC12A3 基因突变导致远端肾小管 Na+-Cl-协同转运蛋白（NCC）功能障碍，表现为低镁血症、低钾血症等。而近年研究发现，线粒体基因 MT-TF（编码苯丙氨酸 mt-tRNA，mt-tRNAPhe）的 m.591C>T 等变异可引发类似 GS 的表型（GS-like），但该变异在不同个体间的临床差异及潜在机制尚不明确。在此背景下，湛江市中心人民医院的研究人员开展了一项家族性病例研究，旨在揭示 MT-TF 基因 m.591C>T 纯合变异的临床及分子特征，相关成果发表在《Egyptian Journal of Medical Human Genetics》。
为明确该变异的遗传特性与致病机制，研究团队对一个携带 MT-TF m.591C>T 变异的家族进行了多维度分析。研究采用三重全外显子测序（trio-WES）和高通量线粒体基因组测序，确认患儿及其母亲均携带该纯合变异，父亲未检测到相关突变。同时，运用 RNAfold 和 PyMOL 预测 mt-tRNAPhe 的二级、三级结构变化，通过 CLUSTALW 进行跨物种序列保守性分析，并结合 MITOMAP、ClinVar 等数据库评估变异致病性。
遗传分析与结构功能研究
测序结果显示，患儿 MT-TF 基因 m.591C>T 变异呈纯合状态（变异深度 6414/6450），母亲携带相同变异，符合线粒体遗传模式。结构预测表明，该变异导致 mt-tRNAPhe 的二氢尿嘧啶环（D 环）结构改变，自由能（ΔG）从 - 11.74 kcal/mol 降至 - 11.82 kcal/mol，提示结构稳定性增强，但三级结构发生显著构象变化。跨物种序列比对显示，MT-TF 基因第 591 位核苷酸在人类、大猩猩、小鼠等物种中高度保守，暗示该位点变异可能对 mt-tRNA 功能产生关键影响。
致病性评估与功能验证
通过多数据库整合分析，m.591C>T 变异在 MITOMAP 中被标注为致病性变异，与线粒体脑病、GS-like 表型相关；HelixMTdb 显示其在健康人群中频率为 0，gnomAD v3.1 中仅以极低频率（1/56,432）存在于异质状态。ClinVar 将其归类为 “致病性 / 可能致病性”，且在 7 个家族中与低镁血症、低钾血症共分离。功能研究引用 Viering 等的成果，发现该变异可损害线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）复合体 IV 功能，抑制 NCC 磷酸化及钠重吸收，导致电解质紊乱。结合结构与功能证据，该变异被判定为致病性变异。
临床表型与治疗响应
患儿为 2 岁 10 个月男童，表现为肢体无力、颈部僵硬、语言发育迟缓、身材矮小及反复手足搐搦，伴低钠血症（128 mmol/L）、低钾血症（2.9 mmol/L）、低镁血症（0.49 mmol/L）。尽管 EEG、MRI 等检查未见异常，但电解质紊乱与 GS-like 表型吻合。母亲则表现为尿毒症、身材矮小、易疲劳，需规律透析，但无反复搐搦或电解质失衡。患儿经辅酶 Q10、艾地苯醌、左卡尼汀及维生素等治疗后，电解质恢复正常，运动和语言能力改善，提示对症支持治疗对线粒体功能障碍有效。
讨论与意义
本研究首次报道 MT-TF m.591C>T 纯合变异在同一家系中的显著表型异质性：患儿以神经肌肉症状和电解质紊乱为主，母亲则以肾脏损伤为突出表现。这种差异可能与组织特异性突变负荷、修饰基因或环境因素有关。例如，肾小管上皮细胞对能量需求较高，突变可能导致 ATP 持续缺乏，引发间质性纤维化；而儿童期神经发育对能量波动更敏感，导致发育延迟。结构分析显示，变异虽增强 mt-tRNAPhe 稳定性，但可能干扰其与核糖体的相互作用，影响线粒体蛋白合成，进而损害 OXPHOS 复合体功能，最终导致多系统受累。
研究首次发现该变异可导致颈部僵硬、语言延迟等新表型，扩展了 MT-TF 变异的临床谱。同时强调，对于 GS-like 表型患者，除筛查核基因外，需警惕线粒体变异可能，尤其是母系遗传病例。此外，线粒体基因治疗（如腺相关病毒载体、碱基编辑技术）的发展为根治此类疾病提供了潜在方向，尽管目前仍处于动物模型阶段，但其在纠正 mtDNA 突变中的应用前景值得期待。
综上，该研究通过家族病例结合多组学分析，揭示了 MT-TF m.591C>T 变异的致病性机制与表型复杂性，强调了整合遗传、结构和功能分析在 mitochondrial disease 精准诊断中的重要性，为临床鉴别诊断及个体化治疗提供了新依据。
