低密度脂蛋白受体基因16种变异体的功能特征分析及其在家族性高胆固醇血症精准诊断中的应用

本研究针对家族性高胆固醇血症(FH)的致病机制，对低密度脂蛋白受体(LDLR)基因的16种变异体进行了系统功能表征。研究人员通过流式细胞术和Western blot等技术，揭示了13种变异体导致LDLR细胞表面表达和LDL内化功能受损，1种变异体仅影响LDL结合/内化功能，2种变异体功能正常。该研究为LDLR变异体的临床分类提供了重要实验依据，对FH患者的精准诊断具有重要价值。

家族性高胆固醇血症(FH)是一种严重影响人类健康的遗传代谢性疾病，其特征是血液中低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平异常升高。作为心血管疾病的主要遗传风险因素，FH患者从出生起就暴露于高LDL-C环境，导致早发性动脉粥样硬化的风险显著增加。在FH的致病机制中，低密度脂蛋白受体(LDLR)基因变异占据了主导地位。然而，目前ClinVar数据库中约半数LDLR错义变异仍被归类为临床意义未明变异(VUS)，这给FH的精准诊断和治疗带来了巨大挑战。

捷克布尔诺大学医院分子生物学与遗传学中心(Centre of Molecular Biology and Genetics, University Hospital Brno)的研究团队在《Journal of Lipid Research》发表了一项重要研究。该研究对16个LDLR基因变异体进行了系统的功能表征，包括10个已知功能特征的对照变异体。研究采用了三种关键技术方法：通过流式细胞术定量分析LDLR细胞表面表达和pHrodo Red标记的LDL内化；利用Western blot检测LDLR蛋白表达和成熟过程；所有实验均在LDLR缺陷的中国仓鼠卵巢细胞(CHO-ldlA7)中进行瞬时转染。

研究结果部分，"流式细胞术分析LDLR细胞表面表达"显示，16个研究变异体中有13个导致LDLR细胞表面表达显著降低，其中p.(Leu16Pro)和p.(Phe403del)变异体的表面表达不足正常值的10%。"流式细胞术分析LDLR内化功能"发现，p.(Glu140Asp)、p.(Cys143Trp)、p.(Gly149Cys)和p.(Gly219del)等变异体在保留部分表面表达的情况下，LDL内化功能严重受损。"Western blot分析"进一步证实，p.(Leu16Pro)和p.(Cys803Arg)变异体几乎不表达LDLR蛋白，而p.(Asn272Thr)和p.(Arg574Leu)则显示正常成熟过程。

在讨论部分，研究人员特别强调了几个重要发现。信号序列变异p.(Leu16Pro)几乎完全破坏了LDLR功能，这与该区域在蛋白质靶向和内质网定位中的关键作用一致。跨膜结构域变异p.(Cys803Arg)导致LDLR蛋白水平显著降低，证实了该区域在膜整合中的重要性。值得注意的是，位于结合结构域的p.(Glu140Asp)等变异体表现出独特的"结合缺陷"表型，这与最近发表的LDLR-ApoB复合物冷冻电镜结构高度吻合。

该研究的创新性体现在方法学改进上，首次将单体化荧光蛋白moxGFP标记应用于LDLR功能研究，通过特异性标记转染细胞，显著提高了流式检测的准确性。研究成果为14个LDLR变异体提供了明确的致病性证据，其中6个变异体从"可能致病"升级为"致病"，2个变异体从VUS重新分类为"可能致病"。这些发现不仅完善了FH的分子诊断体系，也为个性化治疗策略的制定提供了重要依据。尤其值得注意的是，研究揭示的不同功能缺陷类型与特定结构域的对应关系，为理解LDLR结构与功能的关系提供了新的视角。