LACC1基因功能研究

LACC1 has been identified as one of the most effective susceptibility genes of leprosy, whose funcion and causal vriants remain unclear. Without the identification of the causal variants, it’s hard to determine how this susceptibility genes or variants affect the protein structure or quantification that involved in the disease pathogenesis. To figure out that question, extensive re-sequencing and genotype imputation analysis based on the GWAS dataset will be employ to determine the causal variant(s) of LACC1 locus. Furthermore, a serious of comprehensive molecular biology methods will be conducted to clarify the function of LACC1 gene and how the causal variant(s) affect the transcription or protein structure. This study will be greatly advance the biological understanding of leprosy as well as other mycobacteria infectious diseases.

LACC1是既往GWAS发现的效应最强的麻风易感基因，其功能尚未阐明、在麻风中的致病变异尚未确定。既往课题组采用模式动物斑马鱼实验及组织RNA测序技术对LACC1功能的初步研究结果提示该基因在肉芽肿形成过程中发挥重要作用，但作用机理尚不明了。本项目拟利用目标区域测序技术获取LACC1区域的序列信息，结合已有的GWAS数据确定该区域的致病变异，并采用基因敲除小鼠模型、麻风菌体外接种及生物信息分析等技术对LACC1基因进行系统研究，以确定其功能，在基因组和转录调控水平上揭示麻风的发病机制。

为研究基因LACC1在麻风中的功能，我们在LACC1基因座的120 kb区域内进行了精细定位，共计对596个SNP位点进行了关联性研究。发现四个关联性最强的位点，分别为rs3764147、rs1373904和rs7995004、rs9525863。单倍体型分析发现此前三个SNPs高度关联。位点rs3764147位于编码区，导致错义突变（p.ILE254Val），但Polyphen-2和SIFT预测该变异并不影响蛋白结构；而软件Splice Site Finder分析发现rs3764147可能导致一个新的剪接供体位点的产生从而导致异常蛋白的产生。我们进一步利用双萤光素酶实验对位点rs3764147进行了研究，发现此位点的变异显著导致萤光素酶的转录效率增加，提示此位点影响相关基因的表达水平。我们利用特异性的吗啡代反义核苷酸（Morpholino）对斑马鱼的LACC1基因进行了敲降，然后对斑马鱼进行感染，发现在野生型斑马鱼体内形成了明显的肉芽肿，但在敲降了LACC1基因的斑马鱼体内则无明显的肉芽肿的形成。这再次确认了LACC1基因通过影响肉芽肿的形成在麻风发病中发挥关键作用。