线粒体全基因组遗传变异与新疆多民族肥胖的关系研究

肥胖是遗传和生活方式等环境因素共同作用的结果，而"能量加工厂"线粒体的遗传起着重要作用，但具体不详。最近我们建立了新一代高通量低成本线粒体全基因组测序和数据分析平台，本研究拟在前期获得新疆三个肥胖发生有差异的民族（维吾尔族高发、哈萨克族居中、汉族低发）样本的基础上，系统鉴定线粒体全基因组范围内的稀有、低频和高频突变是否与肥胖相关，此关系是否在特定行为个体中被放大。我们采用线粒体DNA全测序对维族肥胖和对照者进行筛查、描述和比较点突变、缺失突变等分布，并对较常见变异在维族扩大样本进行基因分型、关联分析及同可改变的行为因素交互作用分析。我们将在哈族和汉族人群中验证和对比有价值的发现。另外，我们将评估遗传变异和行为因素组合预测肥胖风险及不同组合模式能否对部分肥胖个体聚类识别。本研究有助于阐明线粒体遗传变异与肥胖可能的机制并针对特定遗传和行为组合的人群进行针对性预防提供线索。

本研究的研究对象来源于随机抽样的吐鲁番维吾尔族成年个体。在对209例维吾尔族肥胖个体及200例维族对照个体进行线粒体DNA全基因组测序后，我们首先运用Network软件对维族线粒体DNA的编码区构建了进化网络，结果显示维族人群由64.55%欧亚大陆东部线粒体DNA单倍群和35.45%的欧亚大陆西部线粒体DNA单倍群组成。东欧亚线粒体DNA单倍群包括62.10%的东亚单倍群 (M7, M9, M10, M13, G, M8, D4, D5, A, B4, B5, N9, N11 和F等)和2.44% 南亚单倍群（M2, M3, R2和R30等）。欧亚大陆西部线粒体DNA单倍群则包括HV, I, W, R1, R3, J, T, U, K 和X等单倍群。我们进一步比较了维族肥胖组和对照组间在常见的33个线粒体单倍群的频率分布，结果发现肥胖组和对照组在常见单倍群分布没有统计学差异。. 对于线粒体序列受到的自然选择的估计，常用的方法是比较非同义突变和同义突变的比值（N/S）。人类线粒体序列较外部比较年轻的支系相对于根部更老的支系的N/S 值更高，即含有更多的非同义突变，这些年轻的非同义突变一般被认为是损伤线粒体功能的轻微有害突变。而有害突变的比例随着时间的推移不断减少，指示了较老的支系的选择压力高于较年轻支系的选择压力，纯化选择在人类线粒体基因组中起了作用。. 我们构建了一棵高分辨率线粒体DNA系统进化树，确立了肥胖组和对照组产生的新发突变，并评估了整个线粒体基因组肥胖组和对照组所经受的选择压力。我们发现，维吾尔族人群对照组的N/S（0.81）显著高于肥胖组的N/S（0.38）（P=0.004），甚至高于汉族群体的N/S（0.50）（P=0.007）。这个结果指示了低BMI组相对于高BMI组以及东亚正常群体经历了较低的选择压力。根据考古研究，我们推测，早期艰苦的游牧生活帮助维吾尔族筛选出了“节俭基因”型的线粒体基因组。而定居于新疆后的农业生活更为稳定，使维吾尔族的选择压力下降。某些个体经历了较低的选择压力后，使得非同义突变（有害突变）增多，损伤了线粒体的功能，破坏了“节俭基因”，从而导致这些个体在食物充足的现代社会能保持苗条状态。反之而言，某些个体产生了较低比例的有害突变，节俭基因的功能得到保持，在食物充足的现代社会容易发展出肥胖。