SNP Rs708727, связанный с болезнью Альцгеймера, в SLC41A1 может увеличить риск болезни Паркинсона: отчет расширенного словацкого исследования, часть 1

Абстрактный:

SLC41A1 (A1) SNP rs11240569 и rs823156 связаны с измененным риском болезни Паркинсона (БП), преимущественно в азиатских популяциях, а rs708727 связан с болезнью Альцгеймера (БА). В этом исследовании мы изучили потенциальную ассоциацию трех вышеупомянутых SNP, а также rs9438393, rs56152218 и rs61822602 (все три лежат в области промотора A1) с болезнью Паркинсона у словацкой популяции.

Болезнь Паркинсона — это неврологическое расстройство, которое часто влияет на способность людей двигать телом, но многие люди могут не знать, что болезнь Паркинсона также может влиять на память. Хотя это может беспокоить некоторых людей, мы можем кое-что сделать, чтобы улучшить нашу память и сохранить физическое и психическое здоровье.

Во-первых, поймите связь между болезнью Паркинсона и памятью. Болезнь Паркинсона в первую очередь разрушает нервную ткань, особенно дофаминовые нейроны, которые важны для координации движений организма. В то же время дофаминовые нейроны также влияют на наши когнитивные способности, включая внимание, рабочую память и исполнительные функции. Поэтому на ранней стадии развития болезни Паркинсона могут наблюдаться симптомы потери памяти, которые постепенно будут ухудшаться.

Во-вторых, мы должны понять, как сохранить хорошую память. Хотя болезнь Паркинсона может вызывать беспокойство, есть способы сохранить хорошую память. Например, такие меры, как хороший сон, сбалансированное питание, умеренные физические нагрузки и постоянное изучение новых вещей, могут помочь нам сохранить хорошую память. Кроме того, было доказано, что социализация является хорошей когнитивной тренировкой, которая способствует регулярной тренировке неврологических функций мозга.

Наконец, мы должны сохранять позитивный настрой. Хотя болезнь Паркинсона может влиять на физические и когнитивные функции человека, мы не должны позволять ей становиться главным центром нашей жизни. Вместо этого нам следует всегда сохранять позитивный настрой и делать наши дни максимально наполненными и наполненными любовью.

Короче говоря, болезнь Паркинсона связана с памятью, но мы можем помочь сохранить хорошую память с помощью некоторых мер и методов. Кроме того, нам также следует сохранять позитивный настрой, чтобы лучше справляться с различными проблемами. С этой точки зрения нам необходимо улучшить нашу память. Цистанхе может значительно улучшить память, поскольку Цистанхе также может регулировать баланс нейротрансмиттеров, например, повышая уровень ацетилхолина и факторов роста, которые очень важны для памяти и обучения. Кроме того, мясо также может улучшить кровоток и способствовать доставке кислорода, что может гарантировать, что мозг получает достаточное питание и энергию, тем самым повышая жизнеспособность и выносливость мозга.

Нажмите «Знайте добавки для улучшения памяти»

Из шести протестированных SNP мы определили, что только rs708727 связан с повышенным риском возникновения БП у словаков. Минорный аллель (А) в rs708727 связан с БП в доминантных и полностью сверхдоминантных генетических моделях (ORD=1.36 (1,05–1,77), p=0.02 и ORCOD {{11) }}.34 (1,04–1,72), р=0.02). Кроме того, генотипический триплет GG(rs708727) + AG(rs823156) + CC(rs61822602) может быть клинически значимым, несмотря на то, что он показывает среднюю (h больше или равна 0,5) разницу в размерах (h=0,522) между PD и контрольная популяция.

Моделирование RandomForest выявило, что способность протестированных SNP различать пациентов с БП и контрольную группу практически равна нулю. Выявленная ассоциация rs708727 с БП в словацкой популяции позволяет нам предположить, что этот полиморфизм А1, который участвует в эпигенетической регуляции экспрессии AD-связанного гена PM20D1, также участвует в патобиологии БП (или вообще в нейродегенерации). через тот же или аналогичный механизм, что и в AD.

Ключевые слова:

Болезнь Паркинсона; Болезнь Альцгеймера; ПАРК16; Na+/Mg2+ обменник; SLC41A1; однонуклеотидный полиморфизм.

1. Введение

Роль гомеостаза магния (Mg) (MgH) в патофизиологии болезни Паркинсона (БП) является предметом текущих исследований и дискуссий. Широкий спектр действия Mg в клеточной физиологии и на уровне организма обосновывает предположение о том, что нарушение MgH способствует дегенеративным процессам, связанным с БП.

Магний необходим для клеточной энергетики [1,2]. Он необходим для продукции АТФ, стабилизации его структуры и биологической активности [1–3]. В целом он нарушает митохондриальный гомеостаз (МГ) на разных уровнях: от структурной организации митохондрий до различных процессов митохондриального дыхания [1–6].

Тесную связь между MgH и MH иллюстрируют также митохондрии, служащие основным резервуаром Mg2+ в клетке [7]. Кроме того, Mg обладает антиапоптотическим, пролиферативным и способствующим росту свойствами, а компоненты гомеостатического механизма Mg мешают клеточной передаче сигналов Akt/PKB и Erk1/2, способствующих выживанию [8–10].

Нейродегенеративные заболевания, включая БП, характеризуются на клеточном уровне повреждением МГ и энергетической стабильности клетки, возникающим, главным образом, в результате аберрантной митофагии, управления стрессом ЭР, функции ретромера, убиквитинирования и обмена смежных белков, т.е. процессов, которые тесно связаны в нормальных физиологических условиях [11–13].

Роль Mg в этих процессах изучена лишь незначительно. Тем не менее, известно, что как цитоплазматический пул (обеспечиваемый в первую очередь коферментом TRPM7), так и внутримитохондриальный/матриксный пул (обеспечиваемый сверхпроводящим ионным каналом Mg2+ Mrs2) Mg2+ особенно важен для поддержание мембранного потенциала на внутренней мембране митохондрий (∆ψm) [2,4–6].

Любое падение матрикса [Mg2+}, связанное с Mg-голоданием клеток или дисфункцией Mrs2, вызывает деполяризацию, которая в дальнейшем запускает митофагию [14]. Недавно Чжао и его коллеги продемонстрировали, что высокий уровень глюкозы вызывает снижение внутриклеточного [Mg2+], что сопровождается индукцией митофагии в клетках hFOB1.19 (условно иммортализованные фетальные остеобласты, ATCC CRL-11372™) [ 15].

Цитоплазматическая и, опосредованно, внутриорганелльная (митохондриальная, ЭР, Гольджи) концентрация Mg2+ зависит от транспортеров Mg2+, которые составляют цепь транспорта Mg2+ цитоплазматическая мембрана [6]. Эти транспортеры следующие: (1) коэнзим TRPM7, основной клеточный шлюз притока Mg2+, и (2) обменник Na+/Mg2+ (NME) SLC41A1 (далее обозначаемый как A1). , основной клеточный шлюз оттока Mg2+ [6,16,17].

Действительно, группа Корнелла предположила, что опубликованные эпидемиологические данные «подтверждают возможность того, что мутации в генах, связанных с MgH, изменят риск БП», но требуют «более глубокого генетического анализа пациентов с БП» для подтверждения того, что SLC41A1 (далее А1) и TRPM7 входят в число этих генов [18].

Что касается возможного участия NME A1 в возникновении и прогрессировании БП, Туччи и его коллеги определили два новых кодирующих варианта генов, происходящих из локуса PARK16 и присутствующих только в когорте БП, а именно RAB7L1 (c.470A > G). ; п.К157Р) и А1 (ок.1049С > Т, п.А350В) [19]. Первая группа Колисека охарактеризовала A1 c.1049C > T как усиление функциональной мутации, приводящее к «усиленному оттоку Mg2+-, проводимому вариантом A1 p.A350V», что в долгосрочной перспективе может привести к «хронический внутриклеточный дефицит Mg2+ - — состояние, которое обнаруживается в различных областях мозга пациентов с БП и усугубляет процессы, запускающие повреждение нейронов» [20].

Лин и др. впоследствии выявили редкий вариант потери функции A1 p.R244H в когорте из 80 пациентов с диагнозом БП с ранним началом [21]. Механизм потери функции А1 является предметом предположений, хотя Татаркова и ее коллеги недавно предоставили данные, ясно показывающие, что «наличие или отсутствие, а, следовательно, и функциональность А1, влияет на митохондриальные процессы, участвующие в производстве энергии» [ 1]. Более того, Ли и его коллеги недавно связали вариант А1 p.R285Q с БП [22].

Дополнительные экспериментальные доказательства возможного участия A1 в развитии болезни Паркинсона были предоставлены Лином и его коллегами, которые показали, что сульфат магния (MgSO4), возможно, защищает клетки SH-SY5Y от нейротоксичности 6-гидроксидофамина (6-OHDA). ) [23]. Они также продемонстрировали, что 6-OHDA снижает экспрессию A1 (и других магнезиотропных генов) в клетках SH-SY5Y, обработанных 6-OHDA, и что MgSO4 может обратить вспять ее снижение [23]. Та же группа также предоставила данные, показывающие, что в модели БП у крыс 6-OHDA изменяет экспрессию A1/A1 (как на уровне РНК, так и на уровне белка), и что степень этого изменения зависит от [ MgSO4] [23].

Локус PARK16 включает пять генов: SLC45A3, NUCKS1, RAB7L1, A1 и PM20D1 [24]. Его роль в предрасположенности к БП была отмечена многочисленными полногеномными исследованиями ассоциаций (GWAS) и исследованиями «случай-контроль». Три однонуклеотидных полиморфизма А1 (SNP(s)) были тщательно изучены на предмет их связи с БП.

Было показано, что основной аллель G полиморфизма A1 rs11240569 (характеристики см. в таблице 1) когорты ханьцев в Китае снижает риск идиопатической болезни Паркинсона, при этом люди с генотипами GG и AG демонстрируют меньший риск по сравнению с теми, кто имеют генотип АА [25]. Аналогичный результат был получен в исследовании, проведенном на иранской когорте [26].

Другой SNP A1, rs708727 (таблица 1), был изучен в когорте из Великобритании, но связи между этим SNP и БП не обнаружено [19]. Однако этот SNP связан с болезнью Альцгеймера (БА) [27].

Что касается PD, rs823156 (таблица 1), вероятно, является наиболее интенсивно изученным, но также и самым спорным среди SNP A1. Этот SNP был связан с БП в когортах из материкового Китая [28], Японии [29] и Кореи [30], но не в когортах из Восточного Китая [31], севера Испании [32] и Малайзии [33]. ]. Бай и его коллеги предсказали, следуя анализу in silico, что rs823156 как некодирующий вариант А1 «может влиять на риск БП, изменяя способность генов связывать транскрипционные факторы» [34].

Ранее опубликованные работы показали, что клетки регулируют степень оттока Mg2+ через А1 на уровне белков и уровне транскрипции [17,20,35,36]. Однако объем информации об организации промотора А1 и его транскрипционно-связывающей способности весьма скуден [34].

В 2019 году мы опубликовали исследование, показывающее, что три вышеупомянутых SNP A1 не связаны с какой-либо предрасположенностью к болезни Паркинсона у словацкой популяции, как было продемонстрировано с помощью частотной статистики и машинного обучения [37]. Основным ограничением этого исследования могло быть относительно небольшое количество участников как в группе PD (150), так и в контрольной (120) группах.

Таким образом, цель этого исследования была двойной: (1) выяснить любую возможную связь rs11240569, rs708727 и rs823156 в более крупной группе пациентов с БП (150 + 358) и контрольных пробандах ({{5) }}) и (2) секвенировать промоторную область А1 в подгруппе образцов БП, чтобы идентифицировать любые возможные SNP внутри промоторной области и изучить их возможную связь с БП.

2. Результаты

2.1. Секвенирование промоторной области SLC41A1

Секвенирование и анализ последовательностей по Сэнгеру были выполнены в подгруппе из 96 пациентов с БП (все из Центра БП в Мартине). Был изучен фрагмент области промотора А1, охватывающий позиции от 205 814 626 до 205 812 988 на первой хромосоме. Последовательность фрагмента выбрана согласно базе данных Genecopoeia [www.genecopoeia.com/product/search/view_seq_promoter.php?cid=&type{{12} }promoter&prod_id=HPRM53412 (по состоянию на 2 мая 2018 г.)].

Генная организация A1 и его промоторные/регуляторные последовательности изображены на рисунке 1. Секвенирование позволило идентифицировать следующие четыре SNP в области промотора A1: rs9438393, rs56152218, rs61822602 и rs144056491 (рисунок 1). Затем мы использовали стратегию RFLP для изучения rs9438393 (ограничение с помощью Hpy166II), rs56152218 (ограничение с помощью NIaIII) и rs61822602 (ограничение с помощью BmrI) в подгруппе из 100 контрольных образцов. SNP rs144056491 не исследовался в контрольной группе из-за отсутствия подходящего фермента рестрикции.

ConSite [38] (таблица 2), веб-инструмент для поиска цис-регуляторных элементов в геномных последовательностях, использовался для изучения того, изменяет ли вариантный (минорный) аллель каждого из четырех вышеупомянутых SNP профиль связывания TF Промотор А1 путем создания нового сайта связывания TF или удаления существующего. В качестве входных данных мы использовали последовательности длиной 33 п.н., одну с эталонным (мажорным) аллелем, а другую с вариантным (минорным) аллелем для каждого SNP соответственно.

У rs144056491, который расположен внутри сайта связывания транскрипционного фактора p50, как основной аллель (C), так и минорный аллель (-, CC, CCC), предположительно, позволяют связываться этому транскрипционному фактору (рис. 1). Наличие мажорного аллеля (А) у rs9438393 может позволить связывание транскрипционного фактора FREAC-4 (таблица 2, рисунок 1). Однако если присутствует минорный аллель (G), то сайт связывания FREAC-4 больше не распознается программным обеспечением для прогнозирования связывания TF. В том же SNP минорный аллель предположительно обеспечивает связывание SP1, чего не происходит при наличии мажорного аллеля (табл. 2, рис. 1).

Основной аллель (T) по адресу rs56152218 предположительно позволяет связываться с Gata2, но, согласно прогнозу, этого не произойдет в присутствии минорного аллеля (C). С другой стороны, YY1 может связывать минорный вариант C-аллеля, но не связывать вариант основного T-аллеля (таблица 2, рисунок 1). Согласно предсказанию in silico, SNP rs61822602 не локализован ни в одной ТФ-связывающей последовательности (табл. 2, рис. 1).

Рисунок 1. Генная организация A1, включая соседние расположенные выше 50UTR. Согласно Ensembl Transcript: SLC41A1-201 ENST00000367137.4, этот ген расположен на хромосоме 1 и состоит из 11 экзонов. Экзон 1 представляет собой 50UTR (нетранслируемую область), а экзон 2 содержит часть этой 50UTR. 3 0UTR включен в экзон 11. В нашем предыдущем исследовании мы изучали три SNP (однонуклеотидные варианты), а именно rs11240569, rs708727 и rs823156 в A1 [37]. В данной работе мы проанализировали последовательность (длиной 1638 п.н.), расположенную выше этого гена.

Эта последовательность охватывает вышестоящую последовательность и частично экзон 1. По данным геномного браузера UCSC [39], последовательность представляет собой регуляторную область, представленную CpG-островками (зеленый прямоугольник). В этой области были описаны промотороподобная сигнатура (EH38E1415811) и проксимальная энхансероподобная сигнатура (EH38E14112) (красный и оранжевый прямоугольник соответственно).

В этой последовательности мы идентифицировали четыре SNP (rs144056491, rs61822602, rs56152218 и rs9438393). Поиск по rs144056491 в эталонной последовательности, а затем в последовательности с вариантом привел к идентификации сайта связывания транскрипционного фактора р50. Поиск по адресу rs9438393 привел к идентификации сайта связывания транскрипционного фактора FREAC-4 (аллель A). Однако в вариантной последовательности (аллель G) не было обнаружено сайта связывания. В том же SNP аллель G позволяет связывать SP1. В rs56152218 доминантный аллель T обеспечивает связывание Gata2, а минорный аллель - YY1.

For more information:1950477648nn@gmail.com