BMI关联非编码区SNPs调控功能的探索及其在代谢综合征分子诊断中的应用研究

More than 80% of the SNPs associated with BMI are non-coding, and have been suggested to regulate the level of gene expression leading to different phenotypes, yet the underlying biological mechanisms for most of them remain unclear. Previous work has demonstrated and replicated the finding that many SNPs in intron 1 of the KAT2B gene, one of the candidates for metabolic syndrome, are associated with the level of blood glucose and lipids, as well as BMI. Among these, rs2929402 is located in an enhancer region and its genotypes correlate with the activity of the enhancer, where the CC genotype correlates with strong activity and the TT genotype with weak activity. Based on these observations, in this application, we propose first to investigate the target gene of this enhancer in adipose cell lines using 4C technology, and then analyze the correlation between the genotypes of this SNP and expression of the target genes in primary-culture adipose cells. Finally, we will validate the phenotypic consequences of the TT genotype by modelling in mice. The outcome of the project will be to illuminate the molecular mechanism by which this variant affects the phenotypes, and establish the basis for large-scale study of biological function of non-coding variants in metabolic phenotypes, thus providing a scientific basis for possible future molecular diagnoses and drug targets.

与BMI关联的SNPs，80%以上位于基因组非编码区，推测其对转录调控和表型改变十分重要，但其作用机制仍未阐明。前期工作发现，代谢综合征候选基因KAT2B基因第1内含子中多个SNPs与血糖、血脂水平及BMI显著相关。在这些SNP位点中，rs2929402位点位于增强子区，其基因型CC增强子活性弱于基因型TT。在此基础上，本课题拟应用4C技术在前脂肪细胞系中鉴定受增强子调控的靶基因；在人原代前脂肪细胞分化过程中检测基因型与靶基因表达的相关性；最后在转基因小鼠中观察相关表型变化以验证TT为代谢综合征风险因素之一。课题成果将阐明该位点多态性影响个体相关表型分子遗传学机制，建立一个多层次递进的研究策略，为将来大规模筛选候选基因非编码区关联位点及验证其生物学功能奠定基础，进而为代谢综合征发病风险评估、分子诊断标准及可能的治疗靶位点提供可靠科学依据。

课题组在本项目的支持下，围绕对人类生存造成重大威胁的乳腺癌和心力衰竭的发生发展危险因素和预防治疗的分子机制开展了深入研究。因慢性应激可影响多种生理功能，并导致乳腺癌的进展和转移，作为具有免疫抑制活性的髓源性抑制细胞(MDSCs)是慢性应激和肿瘤进展之间的关键环节。为了探究应激诱导的MDSCs在乳腺癌进展中的作用，我们通过体内、体外实验发现慢性心理应激通过儿茶酚胺介导的β-肾上腺素能信号上调了乳腺肿瘤小鼠的促炎细胞因子水平，刺激了MDSCs的聚集，并促进了肺部MDSCs的浸润。这一结果为研究荷瘤小鼠慢性应激与过度炎症反应和病理生理后果之间的联系提供了新的见解，也提示，在治疗肿瘤患者时，神经保护剂有可能用于防止免疫激活复发。另外，针对运动训练(Exercise training, ET)对心力衰竭进展具有保护作用的议题逐渐受到学界关注，但其具体分子机制尚未得到充分探讨。我们注意到骨髓源性抑制细胞(Myeloid-derived suppressor cells, MDSCs)作为一组骨髓源性免疫抑制细胞，在心力衰竭的进展过程中显示出了较好的保护作用。因此，课题组在验证ET对心力衰竭产生影响与MDSCs的浸润关系的过程中，发现ET可通过刺激巨噬细胞分泌IL-10来增加MDSCs，而IL-10的分泌是通过IL-10/STAT3/S100A9信号通路，达到保护心脏的作用，这一研究结果提示MDSCs可以加入到新的心力衰竭治疗策略中来。此外，课题组对千人基因组计划样本的Y染色体结构变异进行了研究。基因组回文序列结构变异与许多遗传疾病有密切关联，它们作为组蛋白等必需蛋白质的载体，对人类健康、生殖和促癌过程中的体细胞重排具有重要意义。本课题组对VCY基因（Variable Charge Y gene）回文序列的形成和消失机制做了深入的研究。我们的研究结果证明了回文序列中复杂的结构变异是可以识别出来的，这种变异超出了参考序列扩增子拷贝数的变化，我们阐明了样本个体Y染色体结构变异的具体情况，为后续的对基因组其他回文序列结构变异的深入研究，提供了重要的研究基础。在项目执行期间，共发表SCI收录学术一区论文2篇，二区论文2篇，培养了硕士研究生4名。