Fidgetin遗传变异降低血浆叶酸预防先天性心脏病发生的分子机理

Folate deficiency is an independent risk factor for congenital heart disease (CHD); however, the maternal plasma folate level is paradoxically not a good diagnostic marker. Genome-wide association studies have identified variants of non-folate metabolic genes associated with the plasma folate level, suggesting that these genetic polymorphisms are potential risk factors for CHD. In previous studies, we performed genotyping of these common variants in a CHD case-control study and found that rs2119289 variant in Fidgetin (FIGN) gene was associated with significant reduction in CHD susceptibility, and this variant contributed to decreased plasma folate levels meanwhile. Therefore, we will apply multiple molecular biological technologies, cellular experiments, embryonic mice models and in combination of metabolites concentration test including folate in plasma, human heart and placenta tissues, and investigate the mechanism of rs2119289 modulating FIGN expression, interfering proteasome activity and expressions of RFC1 and DHFR, and regulating folate levels, thus providing a new diagnostic marker for CHD susceptibility reduction and highlighting theoretical basis for the effects of folate fortification on preventing CHD.

叶酸缺乏是先天性心脏病（congenital heart disease，CHD）的独立危险因素，然而与此相悖的是，母体血浆血酸水平并非良好的CHD诊断指标。全基因组关联研究（GWAS）已发现血浆叶酸水平相关的非叶酸代谢通路基因的遗传变异，提示这些遗传多态是潜在的CHD风险相关位点。在前期工作中，我们在CHD病例-对照中对这些常见变异进行基因分型，发现Fidgetin（FIGN）基因rs2119289位点显著降低了CHD风险，且该位点同时和血浆低叶酸水平密切相关。为此，我们运用多种分子生物学技术、细胞实验和胎鼠模型，结合血浆、心脏及胎盘组织叶酸等代谢物的表达检测，研究rs2119289如何调控FIGN的表达、进一步干预蛋白酶体活性及RFC1和DHFR的表达量进而调节叶酸水平的机制，旨在为CHD的发病风险提供新的预测靶标，为补充叶酸预防CHD的作用提供理论基础。

研究背景：叶酸缺乏是先天性心脏病（congenital heart disease，CHD）的独立危险因素，然而与此相悖的是，母体血浆血酸水平并非良好的CHD诊断指标。全基因组关联研究（GWAS）已发现血浆叶酸水平相关的非叶酸代谢通路基因的遗传变异，提示这些遗传多态是潜在的CHD风险相关位点。.研究方法：为探讨中国汉族人群中叶酸水平相关位点对CHD风险的影响，我们开展了3组独立的病例-对照研究，累计纳入1489例CHD病例和1745例对照人群。采用实时定量PCR和Western blotting技术检测人类心血管组织和胎盘组织FIGN的表达水平。分子机制的研究方法包括荧光素酶报告基因检测、表面等离子共振和染色质免疫沉淀技术。采用串联亲和层析和免疫共沉淀方法鉴定FIGN的互作蛋白。分别运用商业化蛋白酶体活性试剂盒和免疫测定试剂盒检测叶酸通路中蛋白酶体活性和代谢物浓度。.结果: FIGN第4内含子的+94762G>C (rs2119289)位点显著降低了CHD的风险(P=5.1×10−14 等位基因, P=8.5×10−13基因型)。与野生型GG基因型相比，GC基因型和CC基因型的CHD风险分别下降了44%(OR=0.56; 95% CI=0.47–0.67)和66% (OR=0.34; 95% CI=0.23–0.50)。叶酸水平较低的C等位基因携带者FIGN表达水平显著增加，原因是转录抑制因子CREB1无法结合FIGN可变转录本X3的启动子。进一步的机制研究表明，FIGN表达增加抑制了蛋白酶体降解，进而导致叶酸代谢关键酶RFC1 和DHFR 的贮积，促进叶酸的吸收和代谢。.结论：我们首次揭示了血浆叶酸水平降低是由于FIGN内含子位点的存在使得叶酸跨膜转运及利用增加，从而降低了CHD的患病风险。我们的研究结果解释了血液叶酸水平对于预测CHD价值有限的原因。