基于基因调控网络的2型糖尿病遗传异质性研究

Type 2 diabetes mellitus （T2DM）is closely associated with genetic heterogeneity, and genetic factors play an important role in the pathology of T2DM. Gene regulatory network is a kind of biological network which represents the complex interaction of mutiple genes, and provide a key research method for complex diseases. In our previous studies, we have already carried out the simulation calculation of the integrated network related to the T2DM by the Boolean network model, and obtained the results of the cluster analysis for stability of each node. According to th above results, the key genes in the regulatory network were discovered. Then bioinformatics model is used to predict the.function of candidate genes to find the target gene. The impact of the risk allelic polymorphisms on expression of target gene and downstream gene as well as cell glucose metabolic behavior are verified with Luciferase-reporter-gene system and other molecular biological methods. Finally, these researches can shed new lights on the relationship between the key targets and the occurrence and development of T2DM, and guide for individual medicine.

2型糖尿病（T2DM）与遗传的异质性存在重要关系，而且遗传因素在T2DM的发生发展过程中起着重要的作用。基因调控网络是一种表示基因间复杂调控关系的生物网络，为复杂疾病提供重要的研究手段。本课题组前期研究通过布尔模型对已整合的T2DM相关的15条信号通路的稳定状态及节点的调控关系进行模拟计算，再结合计算出来的稳定状态各个节点的表达以及稳定状态的聚类分析结果来挖掘调控网络中的关键启动靶点，然后通过生物信息学模型对筛选的候选基因进行功能预测，锚定目标基因。随后通过荧光素酶报告基因系统等分子生物学方法验证锚定目标基因的风险位点多态性对自身或者下游基因表达及细胞糖代谢行为的影响，最终阐明这些关键基因与T2DM发生的关系。

目的：2型糖尿病（T2DM）存在遗传异质性，且遗传因素在T2DM的发生发展过程中起着重要作用。本研究拟通过人群流行病学和体外细胞实验探讨关键启动靶点的多态性位点与T2DM的关联，以及关键启动靶点遗传异质性的生物功能，为深入阐明T2DM发生及发展的相关机制提供依据。.方法：利用基因调控网络、布尔模型等生物信息学方法筛选T2DM的关键启动基因，分析T2DM与关键启动靶点的关系；进一步通过HepG2细胞报告基因转染等生物功能实验，探讨rs1653590位点影响T2DM发生的相关机制。.结果：（1）筛选出与T2DM有关的9个关键启动基因（CAMKK2、EIF2α、ERK2、GLP1R、PI3K、PDK1、PRAS40、PTPRU、TSC1）的24个SNPs，并发现CAMKK2、PDK1、EIF2α、PRAS40、PTPRU、TSC1基因可能与T2DM风险相关，其中CAMKK2基因rs1653590的等位基因和基因型分布差异有统计学意义（P < 0.05），并且AG或AA基因型可能与女性的T2DM风险降低有关（P = 0.035）、与总人群和女性HbA1c水平降低有关（分别为P = 0.036; P = 0.014）；rs1063843的CT或TT基因型可能与女性的T2DM风险降低有关（P = 0.030）；rs2686367的GT基因型可能与男性的T2DM风险降低有关（P =0.031），且GT或GG基因型可能与男性HbA1c水平降低有关（P = 0.043）。（2）人群T2DM组的CAMKK2蛋白表达水平显著低于对照组（P < 0.05）。小鼠STZ组的CAMKK2蛋白表达水平有低于对照组的趋势，但差异无统计学意义（P > 0.05）。.结论：关键启动基因CAMKK2可能与T2DM风险降低有关，有待进一步验证关键启动靶点rs1653590通过调控CAMKK2的表达而影响T2DM的发生发展。