Gene of gamma-glutamylcyclotransferase, a key enzyme of glutathione catabolism, and predisposition to ischemic stroke: association analysis and functional annotation of gene polymorphisms
Authors: Бочарова Ю.А. , Азарова Ю.Э. , Клёсова Е.Ю. , Дроздова Е.Л. , Солодилова М.А. , Полоников А.В. 
Published: February 2021

Генетико-эпидемиологическими исследованиями установлено, что полиморфные варианты генов ферментов антиоксидантной системы являются значимыми предикторами риска развития и тяжести проявления ишемического инсульта (ИИ). Целью настоящего исследования было изучение ассоциации трех частых однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) rs38420, rs4270 и rs6462210 гена гамма-глутамилциклотрансферазы (GGCT) - ключевого фермента катаболизма глутатиона с риском развития ИИ и функциональное аннотирование этих SNPs. Материалом для исследования послужили образцы ДНК 1288 неродственных индивидов славянского происхождения, в том числе 600 пациентов с диагнозом ИИ и 688 относительно здоровых добровольцев. Генотипирование полиморфных вариантов гена GGCT осуществлялось с использованием технологии iPLEX на генетическом анализаторе MassARRAY-4. Функциональное аннотирование SNPs осуществлялось биоинформатическими методами с использованием различных онлайн-инструментов и баз данных. Установлена ассоциация генотипа TT SNP rs6462210 с пониженным риском развития ишемического инсульта (OR=0,36 95%CI 0,15-0,85, p=0,01). Биоинформатический анализ регуляторного потенциала исследованных полиморфных вариантов показал, что их фенотипические эффекты проявляются ослаблением транскрипционной активности гена GGCT преимущественно в клетках крови и артериях, главным образом, в результате химических модификаций хроматина. У полиморфизма rs4270, находящегося в тесном неравновесии по сцеплению с SNP rs6462210 (D’=0,966, p<0,01), обнаружен участок связывания c микроРНК hsa-miR-1246, способной блокировать экспрессию GGCT, тем самым, способствуя снижению образования L-цистеина - предшественника глутатиона. В результате исследования впервые показано, что вариабельность гена GGCT может вносить вклад в развитие ИИ. Экспериментальные исследования по оценке регуляторного потенциала полиморфных вариантов гена GGCT потребуются для патофизиологической интерпретации выявленных ассоциаций.

Genetic epidemiological studies have established that polymorphisms of the genes encoding antioxidant defense enzymes represent meaningful predictors for the risk and severity of ischemic stroke (IS). The aim of this study was to investigate associations of IS with three common single nucleotide polymorphisms (SNPs) such as rs38420, rs4270 and rs6462210 in gamma-glutamylcyclotransferase (GGCT) gene, a key enzyme of glutathione catabolism. DNA samples obtained from 1288 unrelated individuals of Slavic origin, including 600 patients with IS and 688 healthy volunteers were included in the study. Genotyping of the GGCT polymorphisms was done using an iPLEX-based technology by the MassARRAY-4 system. Functional annotation of SNPs was performed using numerous online bioinformatics tools and resources. We found an association between genotype T/T rs6462210 and a decreased risk of ischemic stroke (OR = 0.36 95% CI 0.15-0.85, p=0.01). The haplotype rs38420A-rs4270T-rs6462210C showed a clear tendency in association with decreased disease risk (p=0.057). Bioinformatics analysis showed that the phenotypic effects of the SNPs are characterized by a weak transcriptional activity of the GGCT gene mainly in blood cells and arteries as a result of chemical modifications of chromatin. For the rs4270 polymorphism, which is in close linkage disequilibrium with SNP rs6462210 (D’=0.966, p<0.01), we found a binding site for miRNA hsa-miR-1246 which is capable to block the GGCT expression, thereby reducing the formation of L-cysteine, a precursor of glutathione. The study showed for the first time that GGCT gene may contribute to the development of ischemic stroke. Experimental studies focusing on the regulatory potential of GGCT gene polymorphisms are required for the pathophysiological interpretation of the identified associations.