综述：HNF MODY基因产物的突变景观显示出广泛分布及其功能影响

本综述系统汇编了HNF1α、HNF1β和HNF4α这三大MODY致病基因的最新错义突变景观，揭示了其在序列和结构上的广泛但不均匀分布，并深入探讨了突变热点残基在DNA识别、结构稳定性及转录调控中的核心作用，为开发靶向β细胞功能的糖尿病治疗策略提供了关键分子基础。

　　

引言

糖尿病发生的关键在于血糖平衡被破坏，而胰腺β细胞通过胰岛素的产生、葡萄糖感应和分泌在维持葡萄糖稳态中扮演核心角色。肝细胞核因子（HNFs）作为关键器官发育和功能的主调控者，对肝脏、肾脏、肠道和胰腺等器官的正常形成及功能维持具有重要作用。其中，HNF1α、HNF1β和HNF4α在胰腺β细胞葡萄糖刺激的胰岛素分泌通路中尤为重要，它们是单基因糖尿病——青年发病型成人糖尿病（MODY）的主要致病基因。这些基因上的突变通过改变靶基因表达、损害胰岛素分泌功能，进而引发糖尿病。

HNF1α和HNF1β作为POU转录因子家族的代表成员

HNF1α（MODY3）和HNF1β（MODY5）属于POU转录因子家族，具备三个典型的功能模块结构：N端二聚化结构域、中部DNA结合结构域（包含POU_S和POU_H亚域）以及C端反式激活结构域。二聚化结构域与辅助因子DCoH结合增强稳定性，而DNA结合结构域识别13碱基回文序列并在基因调控中发挥关键作用。晶体结构显示，POU_S与POU_H之间存在广泛界面，这种刚性结构是实现精确靶基因识别的基础。该界面上的多个突变（如E132D/K、K205Q等）会破坏结构稳定性与DNA结合，从而导致MODY。

HNF1α与HNF1β致MODY的突变景观及其功能启示

通过对ClinVar和HGMD等数据库中报道的错义突变进行系统性整理，发现突变在蛋白质序列和三维结构上呈不均匀聚集。热点残基多位于DNA结合域，包括多个精氨酸残基（如HNF1α中的R203、R271，HNF1β中的R235、R303），它们直接或间接参与DNA碱基识别或磷酸骨架相互作用。这些突变大多被注释为“致病”或“可能致病”，但部分如R235Q/W和R303C/H/L在HNF1β中仍被列为VUS（意义未明变异），需进一步功能验证。此外，二聚化结构域和反式激活结构域中亦存在若干突变，可能干扰蛋白质相互作用或转录共激活因子招募。

HNF4α作为核受体家族的非典型成员

HNF4α（MODY1）属于核受体超家族，具备典型的模块化结构：N端AF-1转录激活域、中部锌指DNA结合域、配体结合域（含AF-2激活螺旋）以及C端F结构域。它与长链游离脂肪酸（FFA）以结构配体形式紧密结合，并以同源二聚体方式识别DR1型DNA响应元件。其多域晶体结构揭示了DNA结合、配体结合与共激活因子招募的机制，并发现了一个位于结构域之间的中央通讯枢纽，该区域是突变热点所在，参与调控全域构象变化和功能协调。

HNF4α致MODY的突变景观及其功能启示

HNF4α的突变广泛分布于整个蛋白质，但在DNA结合域和配体结合域更为集中。热点残基包括R76、R80、R125等，这些精氨酸残基直接参与DNA大沟或小沟相互作用，其突变会严重削弱DNA结合能力与转录活性。此外，R127、R301、R322、R324等位于中央通讯枢纽或二聚界面的残点突变，通过变构机制影响全域功能。值得注意的是，R301Q/W目前仍被标记为VUS，需重新评估其致病性。多态性位点如T130I和V160I因位于柔性区域且频率较高，被归类为良性。

蛋白质分子动态特性与突变影响的深入理解

蛋白质的功能高度依赖其动态构象变化，而静态结构无法完全解释某些突变效应。分子动力学（MD）模拟可揭示单点突变对蛋白质稳定性、能量分布与功能运动的影响，是理解转录因子变构调控、DNA相互作用及共调控因子招募过程的关键工具。通过MD分析，可更准确预测未表征突变的功能影响，并为靶向干预提供理论依据。

治疗意义与前景

HNF MODY蛋白是改善胰岛素分泌和β细胞功能的理想靶点。由于所有MODY突变均导致功能丧失，增强或恢复这些转录因子活性成为潜在治疗策略。核受体已有较成熟的靶向研究经验，例如PPARγ和HNF4α激动剂；然而现有药物多集中于配体结合口袋，靶点选择较为有限。新靶点的开发应聚焦于DNA结合界面、二聚化界面、中央通讯枢纽以及共调控因子结合界面。此外，HNF4α的C端F结构域可能发挥自抑制功能，阻断其抑制作用可显著增强转录活性，这为别构调控提供新方向。针对HNF1α/β的药物开发仍处于初步阶段，需进一步解析其高分辨率结构和动态调控机制，探索DNA结合域或POU亚域间界面等潜在靶点。

讨论

转录因子在基因调控与细胞功能维持中处于核心地位，其突变导致多种孟德尔遗传病——包括各类代谢疾病。HNF MODY蛋白通过调控β细胞发育与胰岛素分泌通路，在糖尿病发生中发挥重要作用。突变分布的非均匀性及热点残基的进化保守性凸显了这些位点在结构稳定性和功能执行中的不可替代性。精氨酸残基在蛋白–DNA相互作用、变构调控和二聚化中起关键作用，因而成为突变高发区。未来的研究需结合结构生物学、动态模拟与功能实验，系统揭示未注释突变的作用机制，为精准医学与个体化治疗提供坚实基础。通过针对这些靶点开发高选择性调节剂，有望实现β细胞功能的恢复与糖尿病及其并发症的有效防控。