線粒體功能基因MFN2、ESRRA和生物鐘調控基因Bmal1、Clock與2型糖尿病遺傳易感性的研究.pdf

1、研究背景：
　　 2型糖尿病(type2diabetes，T2D)是一種由于胰島素抵抗和胰島素相對缺乏引起的代謝性疾病，以高血糖為主要特征，其并發(fā)癥有心血管疾病、腎衰竭和失明等，這些給T2D患者和社會帶來了沉重的負擔。T2D主要由環(huán)境和遺傳兩方面因素引起。
　　 過氧化物酶增殖激活物受體輔助激活因子1α(peroxisomeproliferatorsactivatedreceptorγcoactivator-1，PGC-

2、1α)是一種核受體家族轉錄輔助激活因子，廣泛參與多種代謝通路的調節(jié)活動。雌激素相關受體α(estrogen-relatedreceptor-α，ESRRA)作為轉錄因子可以調節(jié)很多基因的轉錄。線粒體膜融合蛋白2(mitofusin-2，MFN2)負責調控線粒體的形態(tài)和分布。在人類的骨骼肌中ESRRA可以同PGC-1α結合來調節(jié)MFN2的表達。
　　 有研究表明胰島素分泌紊亂也是T2D發(fā)生的一種原因。在哺乳動物中，編碼芳香烴受體核

3、轉運樣蛋白1(ary1hydrocarbonreceptornucleartranslocator-likeprotein-1，Bmall)和生物鐘循環(huán)輸出蛋白（circadianlocomotoroutputcyclekaput,Clock)的基因是驅動細胞內生物鐘的核心基因，這兩個生物鐘基因有著相似的轉錄調控機制，Bmall和Clock通過激活和抑制其它轉錄因子來調控生物鐘的節(jié)奏。
　　 本研究采用病例-對照的研究策略，以中

4、國漢族人群為受試者，開展線粒體功能基因MFN2、ESRRA和生物鐘調控基因Bmall、Clock與T2D遺傳易感性的研究，同時分別探討MFN2和ESRRA基因與PGC-1α，Bmall與Clock基因對T2D的發(fā)生是否具有交互作用。
　　 研究方法：
　　 采用病例-對照研究方法，在571例T2D受試者為病例組、649例非糖尿病受試者為對照組的第一階段人群中，采用聚合酶鏈反應-限制性片段長度多態(tài)性(polymerasec

5、hainreaction-restrictionfragmentlengthpolymorphism,PCR-RFLP)法和TaqMan探針法對MFN2、ESRRA、Clock和Bmall基因的單核苷酸多態(tài)性位點(singlenucleotidepolymorphisms，SNPs)進行基因型分型；將關聯研究的陽性位點在以546例T2D受試者為病例組、419例非糖尿病受試者為對照組的第二階段人群中驗證。
　　 用SHEsis在線

6、軟件（http://analysis.bio-x.cn/myAnalysis.php）計算等位基因頻率、基因型分布、兩個多態(tài)性位點間連鎖不平衡系數(D’)和r2值，并構建單倍型。應用SPSS16.0軟件包分析校正數據。用多因子降維法(multifactordimensionalityreduction，MDR)version2.0beta6軟件計算基因，基因交互作用。以P＜0.05為具有統計學顯著性差異。
　　 研究結果：

7、>　　 1．線粒體功能基因MFN2、ESRRA
　　 (1)MFN2基因多態(tài)性與T2D的相關性
　　 本研究選擇了5個SNPs位點(rs873458，rs2878677，rs2236058，rs3766742，rs3766741)進行基因分型。第一階段的人群分析中，rs873458-G和rs2878677-T的頻率在病例組中顯著高于對照組(65.6％vs.60.0%，P=0.005，OR=1.27，95%CI=1.08

8、-1.49;44.4%vs.39.1%,P=0.01,OR=1.23,95%CI=1.05-1.47)。rs873458和rs2878677的基因型分布在病例組和對照組中存在顯著差異(P=0.0007;P=0.03)。在logistic回歸的遞加模型中校正年齡、性別、體質指數(bodymassindex，BMI)之后發(fā)現，rs873458和rs2878677基因型分布在病例和對照組中仍有顯著差異(P=0.01;P=0.02)。第二階段人

9、群中，rs2878677的等位基因頻率、基因型分布與T2D的遺傳易感性顯著相關（P=0.01;P=0.05），logistic回歸后發(fā)現該位點仍與T2D的遺傳易感性顯著相關(P=0.02)；rs873458的等位基因頻率和基因型分布在病例組和對照組中不存在顯著差異。將第一階段和第二階段人群合并，logistic回歸分析表明，rs873458和rs2878677基因型與T2D的遺傳易感性顯著相關(P=0.002;P-0.0004)。5個S

10、NPs位點組成的常見單倍型A-C-G-T-C在病例組中的頻率顯著低于對照組(31.9%vs.37.7%，P=0.007，OR=0.79，95%CI=0.66-0.94)，而單倍型G-T-C-T-C在病例組中的頻率顯著高于對照組(40.6%vs.36.2%，P=0.009，OR=1.26，95%C1=1.06-1.49)。提示MFN2基因多態(tài)性與T2D的遺傳易感性顯著相關。
　　 (2)ESRRA基因多態(tài)性與T2D的相關性

11、　　 本研究選擇3個SNPs(rs731703，rs650008，rs11600990)進行基因分型。單位點及單倍型分析均未發(fā)現在病例組與對照組中的頻率具有顯著差異。提示ESRRA基因多態(tài)性與T2D的遺傳易感性無顯著相關。
　　 (3)MFN2、ESRRA和PGC-1α基因多態(tài)性與T2D相關性的交互作用
　　 基因-基因交互作用分析發(fā)現在MFN2和ESRRA交互作用中，rs2878677/rs3766741/rs731

12、703/rs11600990的檢驗準確度=57.7%，交叉驗證一致性=3/10。另外，在MFN2基因與PGC-1α基因中rs2878677/rs3774923/rs7656250/rs13131226的檢測準確度=63.9%，交叉驗證一致性=9/10（PGC-1α基因的數據來自實驗室以前的結果）。鑒于單個位點分析MFN2基因中rs2878677位點的陽性結果，推測MFN2基因在交互作用中處于主動地位。
　　 2．生物鐘調控基因B

13、mall、Clock
　　 (1)Bmall基因多態(tài)性與T2D的相關性
　　 本研究選擇了8個SNPs位點(rs4414197，rs7950226，rs4757144，rs7126303，rs11022776，rs3789327，rs969485，rs12364562)進行基因分型。rs7950226-GG在病例組中的頻率顯著高于對照組(19.3%vs.15.4%，P=0.02)，在logistic回歸中校正年齡、性別、

14、BMI之后未發(fā)現rs7950226基因型分布在病例組和對照組中存在顯著差異。8個位點組成的常見單倍型G-A-G-G-G-A-C-A頻率在病例組和對照組中存在顯著差異（10.6%vs.13.7%，P=0.04，OR=0.76，95%CI=0.58-0.99）。提示Bmall基因多態(tài)性與T2D的遺傳易感性顯著相關。
　　 (2)Clock基因多態(tài)性與T2D的相關性
　　 本研究選擇3個SNPs(rs11240，rs10002

15、541，rs11133391)進行基因分型。單位點及單倍型分析均未發(fā)現其頻率在病例組與對照組中呈現顯著差異。提示Clock基因多態(tài)性與T2D的遺傳易感性不存在顯著相關。(3)Bmall和Clock基因多態(tài)性與T2D相關性的交互作用
　　 基因-基因交互作用的分析發(fā)現在Bmall和Clock基因交互作用中，rs7950226/rs11133391的檢驗準確度=51.0%，交叉驗證一致性=7/10，提示Bmall與Clock基因間可

16、能存在著交互作用，鑒于Bmall基因關聯研究中的陽性結果，推測Bmall基因在交互作用中處于主動地位。
　　 研究結論：
　　 本研究表明MFN2基因上的rs873458-G、rs287867-T、單倍型G-T-C-T-C是T2D發(fā)生的危險因素，單倍型A-C-G-T-C是T2D發(fā)生的保護因素。MFN2-ESRRA，MFN2-PGC-1α在T2D的發(fā)生中存在基因間的交互作用。Bmall基因的單倍型G-A-G-G-G-A-C