PPAR PPAR研究 1687 - 4765 1687 - 4757 Hindawi出版公司 10.1155 / 2014/895734 895734年 研究文章 PGC1α−1核小体的位置和拼接变量表达式在超重和肥胖和心血管疾病风险的个人 Henagan 塔拉M。 1 斯图尔特 Laura K。 2 福尼 劳拉。 3 火花 劳伦·M。 4 Johannsen 尼尔。 2 教堂 蒂莫西·S。 5 Finck 布莱恩N。 1 营养科学系 普渡大学 700 W。道富银行 西拉法叶 47907年 美国 purdue.edu 2 落基山癌症康复协会、北科罗拉多大学格里利市,80639年公司 美国 unco.edu 3 运动机能学学院路易斯安那州立大学,70803年路易斯安那州巴吞鲁日 美国 lsu.edu 4 佛罗里达医院Sanford-Burnham转化研究所代谢和糖尿病,奥兰多32804 美国 5 预防医学实验室,彭宁顿生物医学研究中心,70808年路易斯安那州巴吞鲁日 美国 lsu.edu 2014年 25 12 2014年 2014年 31日 07年 2014年 26 11 2014年 28 12 2014年 2014年 版权©2014塔拉m . Henagan et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

PGC1 α 转录共激活剂,与PPARs和其他人交互调节骨骼肌代谢。 PGC1 α 经过剪接产生几个mRNA变体, NTPGC1 α 变体有类似的生物功能完整的长度 PGC1 α ( FLPGC1 α )。心血管疾病与肥胖和T2D的百分比低于1型氧化纤维和骨骼肌线粒体功能受损,由特征 PGC1 α 表达式。 PGC1 α 表达式是epigenetically监管在骨骼肌线粒体适应性决定,和表观遗传修饰可能调节信使rna剪接。摘要我们报告,骨骼肌 PGC1 α −1核小体(−1 n)的位置与拼接变异有关 NTPGC1 α 但不是 FLPGC1 α 表达式。参与者基于分工−1 n位置显示,这些人−1 n分阶段进一步上游的转录起始点低水平的表达 NTPGC1 α 比那些−1 n对TSS (DN)更近。显示,体脂百分比增加,血清总和低密度脂蛋白胆固醇。这些发现表明,−1 n可能是一个潜在的表观遗传的监管机构 NTPGC1 α 拼接变量表达式,−1 n位置和 NTPGC1 α 变量表达式的骨骼肌都与心血管疾病风险。这个试验是在clinicaltrials.gov注册,标识符 NCT00458133。

 1。介绍

肥胖和2型糖尿病(T2D),著名的心血管疾病(CVD)的危险因素,标记由骨骼肌线粒体代谢障碍导致部分不适应( 1- - - - - - 3]。心血管疾病本身是与较低比例的1型氧化骨骼肌纤维和骨骼肌线粒体功能受损。相关的不适应,包括线粒体数量减少和功能,高度依赖于可控危险因素可能改变表观基因组( 4- - - - - - 6]。 过氧物酶体proliferator-activated 1α受体γ共激活剂( PGC1 α )是一种重要的监管机构在多个组织线粒体适应和新陈代谢,包括骨骼肌、由于其转录辅激活函数和绑定PPARs,相关的雌激素受体α(犯错 α ),核受体因子1 (Nrf1),等等。 PGC1 α 最近被证明是epigenetically监管( 7),及其剪接产生小说,生物相关的氨基端截断mRNA变体( NTPGC1 α )[ 8]。在脂肪细胞中, NTPGC1 α 表达unspliced徒以类似的方式 PGC1 α 变体( FLPGC1 α )来确定线粒体改编的差别和补偿损失或对这些 FLPGC1 α ( 8, 9]。

FLPGC1 α 和 NTPGC1 α 表达环境刺激与线粒体适应性和新陈代谢。例如,它最近被显示 PGC1 α 通过招聘hypermethylated DNA甲基转移酶3 b种能阻碍DNMT3b () T2D肌肉和棕榈酸治疗与脂肪酸和油酸( 7]。种能阻碍DNMT3b核小体核心位置决定招聘( 10)以及确定RNA聚合酶II的染色质结构和访问和其他转录因子转录的DNA模板成功发生( 11, 12]。核小体定位部分由表观遗传修饰在细胞的组合效应 13),可以作为一个标识符的epigenetically监管基因组位点除了它在染色质动力学和基因调控中的作用。有趣的是,新研究也提出了一个新奇的核小体的作用,特别是−1核小体(−1 n)是第一个启动子区域内的核小体是直接上游的TSS [ 8),在确定信使rna剪接和变量表达式 11]。

虽然 NTPGC1 α 已被证明是在骨骼肌等其他组织表示,尚不清楚如果 NTPGC1 α 表达改变与疾病风险,如果它的表达与有益代谢结果类似于增加 FLPGC1 α 表达,或者 NTPGC1 α 表达式是epigenetically监管。在这项研究中,我们使用的一个子集基线肌肉有氧运动对健康的好处和阻力训练样本在2型糖尿病(HART-D)研究[ 14)定义−1 n的位置之间的关系 PGC1 α , FLPGC1 α , NTPGC1 α 拼接变量表达式在骨骼肌和代谢疾病危险因素与T2D超重/肥胖的个体。

 2。材料和方法 2.1。参与者

骨骼肌标本的收集和使用HART-D研究[ 12, 14)的机构审查委员会批准彭宁顿生物医学研究中心。临床试验已经注册在clinicaltrials.gov,标识符 NCT00458133。从80名样本,15日被随机选中的代表组织超重/肥胖(体重指数> 30)个人( n = 4 女性和男性11日),与T2D 39 - 67岁。研究人员参与肌肉组织和合成数据的分析对任何先前也不从所有参与者获得数据。骨骼肌活检和低温贮藏直到使用收集的样本在这项研究之前报道( 12]。

 2.2。扫描qPCR

基因组和mononucleosomal DNA,或者在一个核小体DNA,隔绝10毫克的骨骼肌组织地面下液氮如前所述[ 15]。简而言之,细胞核提取从0.25米的股四头肌肌肉蔗糖缓冲区(0.25蔗糖,10毫米Tris-acetate pH值8.1,1毫米EDTA,德勤1毫米,1毫米钠原钒酸盐,和1 1 x完整的蛋白酶抑制剂的平板电脑(罗氏11873580001))。洗后,小球在0.25 resuspended蔗糖含有0.1 N CaCl缓冲区2和4毫米MgCl2和孵化微球菌的核酸酶(MNase;罗氏公司)mononucleosomal DNA提取或没有MNase基因组DNA提取15分钟在37°C。EDTA浓度添加到最后一个5毫米。丸是由离心分离和细胞溶解0.25裂解缓冲(50毫米三羟甲基氨基甲烷、液pH值8.1,10毫米EDTA, 1% SDS和1 1 x完整的蛋白酶抑制剂的平板电脑(罗氏11873580001))。所有样本处理0.1毫克/毫升的蛋白酶K(试剂盒)一夜之间在37°C删除组蛋白蛋白质。

如前所述(执行扫描qPCR 16, 17]。重叠引物序列表中给出 1)设计的 PGC1 α 基因启动子区域,从~−−800核苷酸(nt) 100元(图 1)。PCR产品mononucleosomal和基因组DNA样本运行在1.5%琼脂糖凝胶和可视化在分子凝胶成像仪Doc XR (Biorad大力神,CA)。微执行使用MacBiophotonics ImageJ(马里兰州贝塞斯达),与mononucleosomal带强度的强度除以相应的输入基因组DNA。

扫描qPCR引物序列 PGC1 α 。

引物对 正向引物序列 反向引物序列
1 AGAGCAGCAGCGACTGTAT TAC CAG CTC 20亚美大陆煤层气有限公司AGT TG
2 CAA CTC TTC GGG AGC TGG助教 TGA GGG AGT GTT TGA亚美大陆煤层气有限公司CG
3 公司治理文化TTT创新艺人经纪公司ACA CTC有条件现金援助 GCA亚美大陆煤层气有限公司CTC有条件现金援助GTT柠檬酸TGA C
4 GTC ATG AAA CAG GGA GCT TTG C GAGGCTTCAAGCATCATGCT

PGC1 α −1核小体的位置。(一)执行扫描qPCR使用四重叠引物对的目标 PGC1 α 启动子区域从大约800新台币100−−nt和描绘示意图。(b)基于微核小体位置测定结果,绘制线图为每个单独的。所有的参与者显示出类似的扩增引物对1和2,描绘成一个上游核小体(灰色)。相似放大也看到了一对引物3但不与引物对4。这个放大模式被描述为一个阶段性−1 n 170 nt和−−之间定位440元(白色和黑色)低于线图。基于分阶段−1 n的位置,参与者被分为两组实验显示在右边:上游(,黑色)和下游(DN,白色),为每个组和微结果显示为意味着在酒吧±SEM图。−1 n, DN被描述在每个条形图。所有的核小体的位置都是描述相对于转录起始点(TSS)。

扫描PCR引物

PGC1 α −1核小体的位置和主题

2.3。中存在

股四头肌肌肉是地面与研钵和研杵在液态氮,均质与试剂盒试剂/制造商的协议(生活技术,促进城市,CA)和柱纯化RNeasy工具包(试剂盒,瓦伦西亚,CA)。互补脱氧核糖核酸的合成进行了使用M-MLV逆转录酶/制造商的协议(Promega,麦迪逊,WI)。存在与SYBR ABI7900HT平台上执行绿色PCR反应混合液(应用生物系统公司,培育城市,CA)。引物针对以前发表的结果 FLPGCC1 α 和 NTPGC1 α 使用( 8]。 还有B作为内部控制。数据分析使用标准曲线的方法。

 2.4。确定−1 n主题类别

受试者分为两组结果的基础上我们的扫描qPCR用来映射−1 n的位置 PGC1 α 启动子区域。受试者−1 n之间的位置大约290−−440元被指定到上游类别(了)。受试者−1的核小体定位之间的大约170−−320元被指定到下游(DN)类别。

 2.5。统计分析

以前测量人体测量和代谢疾病的风险因素 14), FLPGC1 α 和 NTPGC1 α 信使rna表达平均为每个组,DN。学生的所有数据进行了分析 t 以及与 P < 0.05 使用GraphPad Prism 4.0软件被认为是重要的。

 3所示。结果 3.1。核小体的位置和拼接变量表达式

几个环境因素诱发的 PGC1 α 在骨骼肌拼接变异表达,包括 FLPGC1 α 和 NTPGC1 α 这都被证明同样采取行动引发有益的线粒体适应和改善脂肪细胞的代谢 8, 18]。−1 n,这是很重要的在确定基因转录和表达,最近被证明确定拼接变量表达式( 11),被映射 PGC1 α 启动子与拼接变量表达式来确定它的协会。重叠引物对旨在跨越 PGC1 α 启动子区域从大约800新台币100−−nt(图 1(一)),扫描qPCR被用来映射−1 n的位置 PGC1 α 。扫描qPCR给出了核小体的高分辨率的地图位置和入住率在特定基因位点和有针对性的核小体是一种常见的方法映射( 17, 19]。−1核小体显示定相,从440核苷酸(nt)−−170元(图 1 (b))。逐步的分析表明,基于1 n个人可以分组被进一步上游转移,远离TSS (, N = 9 ),或者接近下游,对TSS (DN, N = 6 )(图 1 (b))。

分组后参与者数据基于−1 n的位置(图 1 (b)),mRNA的表达 FLPGC1 α 和 NTPGC1 α 进行了测量和分析。没有显著差异 FLPGC1 α 之间的信使rna表达组( P = 0.1746 ;图 2(一个))。然而,我们观察到显著减少 NTPGC1 α 信使rna表达相比,DN ( P = 0.0322 ;图 2 (b))。这些数据表明,核小体定位 PGC1 α 可能发挥作用在拼接变量表达式。

PGC1 α 基因的表达。信使rna的表达 FLPGC1 α (一)和 NTPGC1 α (b)测量中存在的股四头肌肌肉样品和±SEM是显示为任意单元(AU)上游(,黑色)和下游(DN,白色)的个人。∗表示组间显著差异的学生的 t 以及与 P < 0.05 。

FLPGC1 α 信使核糖核酸

NTPGC1 α 信使核糖核酸

 3.2。核小体的位置和心血管疾病的危险因素

心血管疾病风险是与肥胖和相关T2D和个人表达较低的骨骼肌 PGC1 α 表现出更高的疾病风险( 20.]。当受试者被分为组基于−1 n的位置 PGC1 α ,没有体重的差异(图 3(一个)()或年龄 52.78 ± 2.91 y;DN 55.83 ± 3.05 y)之间存在的DN。有趣的是,身体脂肪百分比与DN相比低了( P = 0.0455 精益质量的比例),尽管没有不同(图 3(一个))。BMI组之间没有统计学意义(图 3(一个))。无显著差异,收缩压(SBP)、舒张压(图(菲律宾)明显 3 (b))。在上升,血清总胆固醇( P < 0.04 )和低密度脂蛋白(LDL; P < 0.04 )胆固醇较低,没有差别在高密度脂蛋白(HDL)胆固醇组(图 3 (c))。血清甘油三酯、游离脂肪酸(FFA)、空腹血糖和胰岛素水平没有差异(图组 3 (d))。这些数据表明,个人−1 n定位TSS的近端 PGC1 α 启动子和更高水平的 NTPGC1 α 展览增加心血管疾病风险评估肥胖,总胆固醇,低密度脂蛋白胆固醇。

人体测量与替代个人−1内的核小体定位 PGC1 α 启动子。个人被分成上游(黑色)和下游(DN,白色)组和(a)体重,身体质量指数(BMI),和身体的脂肪和肌肉百分比,(b)收缩压(SBP)、舒张压(菲律宾),(c),高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)胆固醇,和(d)血浆甘油三酯、游离脂肪酸(FFA)、葡萄糖和胰岛素被学生的分析 t 以及和显示为 的意思是 ± 扫描电镜 。∗指示意义团体之间的区别 P < 0.05 。

体重和组成

血压

胆固醇

甘油三酯、游离脂肪酸、胰岛素敏感性

 4所示。讨论

我们绘制了−1中的n PGC1 α 启动子区域提供洞察微分表观遗传调控 PGC1 α ,包括 FLPGC1 α 和 NTPGC1 α 拼接变量表达式,在超重/肥胖患者T2D并提供证据表明,改变 PGC1 α −1 n位置和拼接变量表达式与微分CVD风险( 10]。我们的研究结果提供的证据表明,近端−1 n的定位 PGC1 α 与增加心血管疾病风险和提高吗 NTPGC1 α 表达式。有趣的是,我们发现,在超重/肥胖患者T2D表现出更高的不良心血管疾病风险,−1 n在监管中的表观遗传站点定位 PGC1 α 启动子( 7),这可能是依赖于核小体定位( 10]。−1 n与肥胖的程度但不空腹胰岛素和血糖水平,与个人表现出−1 n TSS近端,在监管表观遗传的网站,更肥胖,有更高的总水平和低密度脂蛋白胆固醇。这些数据表明的染色质结构 PGC1 α ( 7, 14)与超重/肥胖和肥胖相关心血管疾病风险的程度与T2D个人。事实上,其他人则指出,表观遗传调节骨骼肌 PGC1 α 导致基因表达的减少而导致的减少骨骼肌线粒体数量和减少的表达 PGC1 α 目标基因与疾病状态,尤其是胰岛素抵抗和T2D [ 7, 21]。

尽管−1 n的立场没有改变 FLPGC1 α 表达式,这些人与−1 n更近端TSS增加 NTPGC1 α 表达式除了增加心血管疾病的风险。最近的研究表明−1 n的作用在调节转录加工通过信使rna剪接( 11]。在这里,我们发现微分−1 n PGC1 α 预测 NTPGC1 α 但不是 FLPGC1 α 在骨骼肌表达,显著增加 NTPGC1 α 骨骼肌的DN的人他们−1 n近端TSS来定位的。这些观察到的变量表达式拼接起来,DN组之间的差异在当前研究中表明−1 n可以调节 PGC1 α 拼接和变量表达式。虽然本条例的机制还有待探索,有可能逐步−1 n可能决定周期性的核小体或减少下游转录延伸率,导致基因内区6包容和 NTPGC1 α 表达式[ 8]。重要的是, NTPGC1 α 已被证明可能促使脂肪组织细胞核,它在类似的方式 FLPGC1 α 调节nuclear-encoded线粒体基因表达( 8, 22, 23]。拼接变量表达式也可能是重要的决定在骨骼肌线粒体功能和数字( 9, 24- - - - - - 26),而 NTPGC1 α 表达式可能会增加,以弥补缺乏变化 FLPGC1 α ( 18]。事实上,它最近报道,upregulation NTPGC1 α 肌管增加葡萄糖转运体和线粒体基因表达,这也许可以解释部分之间的相似之处 FLPGC1 α 和 NTPGC1 α 在他们的胰岛素敏化效果( 27]。虽然它是可能的 NTPGC1 α 微分函数在不同的组织,我们推测,在目前的研究 NTPGC1 α 调节,以弥补缺乏变化吗 FLPGC1 α 肥胖和糖尿病状态。然而,的大小 NTPGC1 α 增加可能不是足够或足以改善肥胖相关代谢障碍和心血管疾病的危险在这个人口。缺乏数据的微分表达式 PGC1 α 目标基因在当下研究局限性和未来研究的重点在这些特定的个体差异在肥胖和糖尿病将提供洞察连接的分子机制 PGC1 α DNA甲基化−1 n定位,表观遗传学的角色在决定拼接变量表达式,和拼接的关联变量的表达式 PGC1 α 目标基因激活和疾病状态。此外,进一步分析剪接变体表达水平应该进行精益和超重/肥胖个体以及其他病变和nondiseased人口来确定一个最低水平 FL——或者 NTPGC1 α 这是足以降低心血管疾病的风险。

 5。结论

我们的数据显示,下游−1 n的 PGC1 α 启动子与更高的肥胖和不良健康风险有关,而个人与一个上游−1 n肥胖以及肥胖相关的心血管疾病的风险较低。我们的数据表明,−1 n定位可能是一个潜在的表观遗传机制,调节 NTPGC1 α 拼接变量表达式,这个变量表达式与心血管疾病风险与T2D超重/肥胖的个体。

 缩写 −1 n:

−1核小体

 体重指数:

身体质量指数

 心血管疾病:

心血管疾病

 DN:

下游

 DNMT3b:

DNA甲基转移酶3 b

 菲律宾:

舒张压

 错:

雌激素受体α有关

 FFA:

游离脂肪酸

 HART-D:

有益健康的有氧和阻力训练2型糖尿病

 高密度脂蛋白:

高密度脂蛋白

 FLPGC1 α :

完整的过氧物酶体proliferator-activated 1α受体γ共激活剂

 低密度脂蛋白:

低密度脂蛋白

 MNase:

微球菌的核酸酶

 Nrf1:

核受体因子1

 NTPGC1 α :

N截断过氧物酶体proliferator-activated 1α受体γ共激活剂

 PGC1 α :

过氧物酶体proliferator-activated 1α受体γ共激活剂

 PPAR:

过氧物酶体proliferator-activated受体

 SBP:

收缩压

 T2D:

2型糖尿病

 TSS:

转录起始点

 :

上游。

 利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

 确认

这项工作是由国家卫生研究院的趋势5 t32-dk064584-09 (Tara m . Henagan), NIH图(8 p20-gm103528-07), NIH NIDDK DK068298 (Timothy教堂)。

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