Αξιολόγηση εξονικών πολυμορφισμών σε CpG αλληλουχίες και ενισχυτές ματίσματος σε γονίδια που συνδέονται με διαβήτη τύπου ΙΙ: διερεύνηση σε Ελληνικό πληθυσμό
Creators: name: Καραμπατάκη, Μαρία Ε.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2015
Subjects: Συνώνυμοι επιγενετικοί μονονουκλεοτιδικοί πολυμορφισμοί
Εξονικοί ενισχυτές ματίσματος
Σακχαρώδης διαβήτης τύπου 2
Synonymous epigenetic SPNs
Exonic splicing enhancers
Type 2 diabetes

description: Οι σύγχρονες γνώσεις στο πεδίο της λειτουργικής γονιδιωματικής επιτρέπουν την πληρέστερη αξιολόγηση των γενετικών μεταβολών που επηρεάζουν την έκφραση, και συγκεκριμένα το μάτισμα των πρωτεϊνών. Μία από τις σημαντικότερες διαδικασίες ρύθμισης της γονιδιακής έκφρασης αποτελεί η παραγωγή ποικίλων προϊόντων ματίσματος. H διατριβή αυτή είχε ως στόχο να αναδείξει τη σημασία της επιλογής των θέσεων που έχουν λειτουργική σημασία για την έκφραση του γονιδίου, και συγκεκριμένα τη ρύθμιση του ματίσματός του. Επιλέγοντας ως πρότυπο νόσημα τον «πολυπαραγοντικό» διαβήτη τύπου 2, εντοπίσαμε «σημαντικά» για τη νόσο γονίδια και προσδιορίσαμε με τη χρήση εργαλείων βιοπληροφορικής, που αναφέρονται σε παραμέτρους της λειτουργικής γονιδιωματικής ένα μικρό αριθμό πολυμορφισμών, που βρίσκονται σε ρυθμιστικές για το μάτισμα θέσεις (εξονικές αλληλουχίες ματίσματος), μεταβάλλουν το δυνητικό επιγενετικό προφίλ του DNA (απαλοιφή/δημιουργία αλληλουχιών CpG) και τελικά σχετίζονται με προδιάθεση για τη νόσο. Οι πολυμορφισμοί που μελετήσαμε ήταν συνώνυμοι, διότι είναι αυτοί που διαφεύγουν τον έλεγχο και θεωρούνται ουδέτεροι. Από το σύνολο των 670 εξονικών πολυμορφισμών 232 (35%) ήταν συνώνυμοι. Η πολυμορφικότητα των γονιδίων που σχετίζονται με τη νόσο ήταν περιορισμένη στις σημαντικές για το μάτισμα θέσεις και στα εναλλακτικά ματιζόμενα εξόνια (10% των συνώνυμων εξονικών πολυμορφισμών βρίσκονταν σε εξονικούς ενισχυτές ματίσματος και εναλλακτικά ματιζόμενα εξόνια). Το γεγονός αυτό σημαίνει την ύπαρξη αυστηρών κανόνων επιτήρησης του ματίσματος σε γονίδια που σχετίζονται με τη διαδικασία διακίνησης της γλυκόζης. Εντούτοις, ιδιαίτερα υψηλή εμφανίζεται η πολυμορφικότητα των θέσεων μεθυλίωσης - θέσεις CpG στις ρυθμιστικές για το μάτισμα ακολουθίες (56% των συνώνυμων πολυμορφισμών που επηρεάζουν σημαντικά το μάτισμα βρίσκονται σε θέσεις CpG). Αυτό υποδηλώνει την ιδιαίτερη βαρύτητα που μπορεί να έχουν οι πολυμορφισμοί σε θέσεις CpG στη διαδικασία του ματίσματος. Από την αξιολόγηση των συνώνυμων εξονικών πολυμορφισμών σε ρυθμιστικές για το μάτισμα θέσεις, οδηγηθήκαμε σε δύο συνώνυμους πολυμορφισμούς στα γονίδια του διαβήτη τύπου 2. για τους οποίους διερευνήθηκε πειραματικά η συσχέτισή τους με τη νόσο σε δείγμα του ελληνικού πληθυσμού: rs3749166, στο γονίδιο CAPN10 (καλπαΐνη 10) που κωδικοποιεί έναν αναδιαμορφωτή του μεταφορέα 4 της γλυκόζης και rs5404, στο γονίδιο SLC2A2 που κωδικοποιεί το μεταφορέα 2 της γλυκόζης. Και οι δύο συνώνυμοι πολυμορφισμοί που διερευνήθηκαν πειραματικά σχετίζονται με αυξημένη προδιάθεση για το διαβήτη τύπου 2. Συγκεκριμένα, ο πολυμορφισμός rs3749166(G&gt;A) εμφανίζεται με τον ετερόζυγο γονότυπο AG να είναι επιβαρυντικός και να συνδέεται με νεότερη ηλικία διάγνωσης και εκδήλωσης της νόσου και ο πολυμορφισμός rs5404 (C&gt;T) εμφανίζεται με το μη πολυμορφικό γονότυπο CC να είναι ο επιβαρυντικός για τη νόσο. Ωστόσο, η ρύθμιση του διαβήτη τύπου 2 εκφραζόμενη με τη γλυκόζη νηστείας δε φαίνεται να σχετίζεται με τους γονότυπους των πολυμορφισμών, ενώ όσον αφoρά στη γλυκοσυλιωμένη αιμοσφαιρίνη ο επιβαρυντικός γονότυπος AGCC σχετίζεται με αυξημένες τιμές γλυκοσυλιωμένης αιμοσφαιρίνης σε σχέση με τους υπόλοιπους γονότυπους. Η μελέτη μας οδήγησε στην επιβεβαίωση δύο συνώνυμων πολυμορφισμών στον ελληνικό πληθυσμό που σχετίζονται με το διαβήτη τύπου 2 και θα μπορούσε να παρέχει τη δυνατότητα πρόβλεψης του κινδύνου ανάπτυξης της νόσου με τη χρήση μοντέλων πρόβλεψης. Επίσης, η προσέγγιση αυτή ανέδειξε τη σημασία της επιλογής των θέσεων που έχουν λειτουργική σημασία για την έκφραση του γονιδίου και συγκεκριμένα τη ρύθμιση του ματίσματος.
description: Type 2 diabetes is associated with changes in the expression levels of several genes and synonymous SNPs may be actively involved in gene expression and their study could be useful in identifying key genetic variants associated with type 2 diabetes. One of the most important gene expression regulatory parameters is the production of various splice products - protein isoforms that allow the location and the regulation of the procedures involved. The aim of this study was to evaluate the importance of the site selection affecting gene expression and especially, splicing regulation. In the first part of the present dissertation, all genes reported in previous publications to be associated with type 2 diabetes were collected. Then, all synonymous SNPs observed in their coding sequences, their presence in alternative or constitutive exons and the formation or distraction of a CpG site by one of the alleles introduced by a SNP were recorded. Finally, the synonymous SNPs affecting splicing regulatory elements in DNA (SS and SR ESEs) by changing the splicing score were identified using bioinformatics tools and recorded. Synonymous SNPs that cause maximum splicing score changes of SS and SR ESEs were studied. Provided that synonymous SNPs are not frequent in ESEs, this analysis resulted in the identification of 232 (35%) synonymous polymorphisms from a total of 670 exonic SPNs, 73 (10%) of which are coding synonymous with major splicing effect in SS and SR ESEs, 8 (1.2%) of which were in alternative exons in genes associated with type 2 diabetes. More than half (56%) of ESE- related synonymous SPNs with major splicing effect were found in CpG sites, tentative DNA methylation sites. From these SNPs two were selected: rs3749166 in the CAPN10 gene, which encodes a nonlysosomal cysteine enzyme with a protease activity that acts as membrane transporter translocator modifying the activity of glucose transporter 4 and rs5404 in gene SLC2A2, a facilitated glucose transporter in liver and pancreatic islet β-cells. The above SNPs were identified in a sample of the Greek population and were found to be associated with type 2 diabetes. Especially, genotype AG of rs3749166(G&gt;A) was related to high diabetic risk and was associated with disease diagnosis at a younger age and early disease onset and genotype CC of rs5404(C&gt;T) had enhanced disease risk. In the presence of both rs3749166 and rs5404 in the diabetic patients, high levels of glycosylated hemoglobin were related to deleterious genotype AGCC. In our results, the frequency of synonymous exonic SPNs in splicing regulatory sites-ESEs and in alternative exons was low (high preservation), indicating the crucial role of these sites in gene function. The high frequency of synonymous exonic SPNs in epigenetic sites found, links DNA methylation with alternative splicing, proved the role of epigenetic SNPs in splicing and gene expression. Our study showed that two synonymous SNPs, selected according to bioinformative analysis on the basis of the functional genomic characteristics introduced in epigenetic and splicing regulatory elements were probably very significantly associated with type 2 diabetes susceptibility in the Greek population.