文摘

2型糖尿病(T2DM)病人体内和肥胖在近年来变得越来越普遍。最近的研究集中在识别因果变化或为肥胖和2型糖尿病候选基因通过表达分析(eQTL)数量性状在一个组织。2型糖尿病和肥胖是影响全面的基因在多个组织。在当前的研究中,基因表达水平在多个人体组织从地理数据集进行分析,和21候选基因显示高百分比的微分表达式被过滤掉。具体地说,DENND1B,林恩,MRPL30,POC1B,PRKCB,rp4 - 655 j12.3,HIBADH,TMBIM4从T2DM-control研究确定了,BCAT1,BMP2K,CSRNP2,MYNN,NCKAP5L,SAP30BP,SLC35B4,SP1,BAP1,GRB14,HSP90AB1,ITGA5,TOMM5从obesity-control识别研究。众所周知,大多数的这些基因参与2型糖尿病和肥胖。因此,分析基因表达在不同的组织使用地理数据集可能是一种有效和可行的方法来确定小说或因果基因与2型糖尿病和肥胖有关。

1。介绍

2型糖尿病,一个复杂的内分泌和代谢障碍,已成为近年来更普遍,对人类健康有重大不利影响。2型糖尿病的特点是胰岛素抵抗(IR)和不足细胞功能(1]。提出了多种遗传和环境因素之间的相互作用导致疾病的发病机理(1,2]。肥胖与2型糖尿病协会报道,不同人群(内部和之间的3]。早些时候的研究表明,肥胖及其持续时间是主要的风险因素对2型糖尿病,肥胖和红外病理状态普遍存在于(4,5]。

近年来,众多的易感性位点通过全基因组关联研究(GWAS)和荟萃分析2型糖尿病和肥胖,和附近的候选基因,提出了直接参与疾病(6,7]。然而,这些易感性位点影响的潜在机制,导致2型糖尿病或肥胖目前不清楚。已知的单核苷酸多态性与疾病通常只占一小部分的整体疾病(8,9]。基因表达模式起着关键的作用在决定发病机理和候选基因2型糖尿病和肥胖。创建了一个大规模的可计算的模型来分析分子的行动和胰岛素在肌肉基因表达的影响10]。根据GWAS结果,调查人员综合表达数量性状基因座(eQTL) coexpression网络建立新的基因和网络相关的疾病。六十二个候选基因被确定通过集成32单核苷酸多态性与2型糖尿病和附近的基因表达1008病态肥胖患者的血液样本。许多已知的高排名的基因参与调控和代谢的胰岛素,血糖和脂质(11]。

不同的基因表达模式存在于各种生物体的组织,和复杂的代谢疾病,如2型糖尿病和肥胖,在多个组织受到全面的基因表达的影响。分析基因表达在六个组织的老鼠从obesity-induced diabetes-resistant和diabetes-susceptible糖尿病导致的发病前后菌株105 coexpression基因的识别模块(12]。在目前的研究中,基因表达谱的人类骨骼肌、脂肪组织、胰岛、肝脏、血液和动脉组织(或骨骼肌,网膜脂肪组织,积云细胞、肝脏、血液、腹部和皮下脂肪组织)从地理数据集进行分析来确定2型糖尿病和肥胖的候选基因。此外,候选基因1 Mb上游和下游(±1 Mb)的易感性snp对人类2型糖尿病和肥胖筛查。我们对各组织基因表达的分析使用地理数据集提供了有价值的方法来确定2型糖尿病和肥胖的新候选基因。

2。材料和方法

总体实验设计如图1。

2.1。地理数据集选择和统计分析

人类地理数据集2型糖尿病或肥胖从基因表达综合下载(GEO) NCBI数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gds/)。总共23个数据集(14为肥胖2型糖尿病和9)选择和下载。一些数据集被分为几组根据样本表型。总的来说,21组为肥胖2型糖尿病和14。疾病和控制包括样品和控制子组,分别(样品的细节为每个组提供了表在网上补充材料http://dx.doi.org/10.1155/2013/970435)。三个或三个以上样本包含在每个案例或控制小组每一个微阵列实验。玻璃纸的文件样本提交RMAExpress, 1.0.4版本,收益率标准化日志₂表达式值为每个探针在个别团体使用默认参数(13]。方差分析(方差分析)标准化日志₂表达式的值两个独立样本在每个小组进行测试。的以及对平等或不平等的方差,根据价值的测试。

从运用基因注释文件下载(http://asia.ensembl.org/biomart/martview/45e0798c53bbd97ed0cf3d61142da3df)根据每个小组的平台(GPL)。探针与独特的基因通过基因注释文件。探针对应于多个基因被排除在外。探针或基因被定义为重要的微分表达式值≤0.05。我们计算的微分表达式(每个基因)的比例在所有21个2型糖尿病肥胖组和14。基因与几个探测器,值≤0.05被选来代表意义。

2.2。统计分析的百分比的差异表达的基因

基因排名基于微分表达式2型糖尿病和肥胖组。基因比例最高的微分表达式被确定为候选人(≥50%为肥胖2型糖尿病和≥60%)。排名基因在补充材料(表S2)。

2.3。筛选的基因在±1 Mb的易感性snp对2型糖尿病和肥胖

总共54和95单核苷酸多态性与2型糖尿病和肥胖有关,分别选择(,详细信息表S3和S4)。染色体中的每个SNP的坐标是在NCBI数据库中搜索(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP/)。共识cd (ccd)文件为人类数据下载(ftp://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/pub/CCDS/在±1 Mb)和基因单核苷酸多态性的过滤掉。总的来说,445年和917年在2 Mb的snp基因与2型糖尿病和肥胖有关,分别。重新排序基于百分比的差异表达的基因与上面的方法,这些百分比最高的被选为候选肥胖2型糖尿病(> 40%)和(> 50%)。详细的信息在所有排名接近snp基因提供了补充材料(表S5)。

2.4。(基因本体)和候选基因途径分析

浓缩的分析去执行的所有候选基因途径使用资本生物分子注释系统3 (http://bioinfo.capitalbio.com/mas3/)。

3所示。结果

3.1。候选基因2型糖尿病和肥胖

总的来说,表达模式T2DM-control的23810个基因进行了分析研究。所有基因都排名基于百分比的微分表达式。所有基因的平均百分比~ 11%。六高排名的基因(DENND1B,林恩,MRPL30,POC1B,PRKCB,rp4 - 655 j12.3)被确定为2型糖尿病(表的候选人1)。

自少组可供obesity-control研究中,基因少于10值被排除在外为了获得更好的统计结果。14367个基因的表达进行了分析使用上面的方法。所有基因的平均百分比~ 17.5%。八个基因(BCAT1,BMP2 K,CSRNP2,MYNN,NCKAP5L,SAP30BP,SLC35B4,SP1肥胖(表)被孤立为候选人2)。

3.2。候选基因在±1 Mb的单核苷酸多态性赋予对2型糖尿病和肥胖

总共445个基因在靠近2型糖尿病snp重新排序基于微分表达式百分比。特别是,两个高排名的基因,HIBADH和TMBIM4在±1 Mb的rs864745 rs849134, rs1531343 snp是过滤掉(表1)。

使用相同的方法,7个高排名的基因(BAP1,GRB14,HSP90AB1,ITGA5,NCKAP5L,SP1,TOMM5)在±1 Mb的肥胖snp被确定(表2)。

基因符号和相应的全名提供候选基因的表1和2。

3.3。去对候选基因途径分析

去和路径分析显示的结果PRKCB主要是与2型糖尿病,PRKCB和GRB14参与基因中胰岛素信号通路网络(图2)。进一步分析透露,相关通路的基因PRKCB,SP1,GRB14,林恩,ITGA5相互关联(图3)。

4所示。讨论

复杂的代谢疾病常常是由于基因表达的改变或各组织的代谢途径。在这里,我们分析了差异基因表达水平在不同的人体组织地理数据集的2型糖尿病——或obesity-control实验以及。的值是使用Bonferroni调整或罗斯福方法(20.)允许多个测试。我们与罗斯福≤0.05引入了严格的标准。然而,这些标准,没有基因被过滤掉在大多数组(16的21组、表S6),而基因的比例以及值≤0.05低于10%在大多数组织(15 21组、表S6)。因此,以及统计最终申请了本研究。总的来说,我们过滤掉21候选基因(8为肥胖2型糖尿病和13)。的列表,和表达下调候选基因提供了补充材料(表S7)。同样,eGWAS表现在130年独立实验在人类,老鼠,和鼠标确定额外的基因与二型糖尿病的分子发病机制(21]。有趣的是,相同的基因并不确定在不同的研究中。这些差异可能是由于使用不同的物种,统计方法,由不同的团体和组织。

相关通路的分析表明所确定的基因PRKCB,SP1,GRB14,林恩,ITGA5相互关联(数据2和3)。细胞内蛋白可以直接或间接地在不同组织在2型糖尿病和肥胖的病因过程。PRKCBCa提供中介^{2 +}和DAG-evoked胰岛素分泌过程在朗格汉斯细胞(22),函数的下游胰岛素受体底物1 (IRS1)在肌肉细胞,并参与调节葡萄糖运输脂肪细胞葡萄糖转运体的负调节刺激易位,SLC2A4 / GLUT4 [23,24]。在胰腺β细胞在高葡萄糖条件下,PRKCB可能参与胰岛素的抑制基因转录(25]。在目前的研究中,我们观察到PRKCBupregulation骨骼肌,小岛,脂肪组织,肝通络的个体差别和血液对这些(表S7)。这些发现表明,PRKCB可能参与IR和不足细胞功能在活的有机体内。GRB14直接绑定到红外和调节insulin-induced红外酪氨酸磷酸化19]。GRB14缺乏的老鼠显示增强通过IRS1胰岛素信号和AKT激活在肝脏和骨骼肌,尽管循环胰岛素水平较低(18]。早期研究显示增加GRB14在脂肪组织中表达的ob / ob老鼠和Goto-Kakizaki(门将)老鼠,但是没有改变在肝26]。在我们的实验中,GRB14表达同样在皮下脂肪组织的增加肥胖的人类,而减少在肝脏(表S7)。此外,GRB14坐落在±1 Mb的肥胖SNP rs10195252和rs10195252 T-allele增加吗GRB14皮下脂肪组织mRNA表达(27]。然而,林恩有牵连的胰岛素信号通路通过磷酸化IRS1和PI3 K在肝脏和脂肪组织中14]。胰岛素促分泌素、glimepiride激活林恩在脂肪细胞28]。这间接的林恩激活可以调节血糖控制活动的glimepiride extrapancreatic环境(28,29日]。在目前的研究中,林恩表达增加脂肪组织,骨骼肌,和2型糖尿病人的血液,而减少在小岛和肝脏(表)。此外,林恩是一个高度排名最高的基因差异表达T2DM-control研究比例(61.1%),因此可能是一种有价值的候选人未来的2型糖尿病的基因研究。ITGA5此外促进PI3 K和一种蛋白激酶磷酸化(30.]。ITGA5被证明是调节脂肪组织表达的新西兰肥胖小鼠(NZO)(高脂肪饮食与标准饮食)31日]。我们观察到的表达增加ITGA5在人类皮下脂肪组织(表)。此外,ITGA5坐落在±1 Mb的肥胖SNP, rs1443512。SP1锌指转录因子,结合GC-rich图案,可以通过积极参与insulin-mediated葡萄糖吸收调节Glut4表达式在脂肪组织,骨骼肌,心脏32,33]。SP1脂肪组织中表达下调,而增加表达观察到血液中。路径分析发现的参与SP1在氧化应激和脂肪生成(图2)。SP1肥胖不仅是位于±1 Mb SNP rs1443512(类似于ITGA5),但也有最高的微分表达式百分比(63.6%)。因此,进一步的研究是必要的,以确定rs1443512有关ITGA5或SP1表达式。

微分表达式HIBADH((+))在肝脏线粒体在发展Goto-Kakizaki(门将)大鼠15]。我们观察到没有变化HIBADH在肝脏表达,而在骨骼肌明显减少和血液的人类2型糖尿病。此外,HIBADH坐落在±1 Mb的2型糖尿病SNPs, rs864745, rs849134。协会HIBADH与2型糖尿病需要进一步评估。早期研究报告更高BCAT1表达在皮下脂肪组织胰岛素抵抗与胰岛素敏感的女性组(34]。有趣的是,高BCAT1在皮下脂肪组织表达人类肥胖的研究。我们另外记录增加血液和减少网膜脂肪组织(表)。BCAT1已被确认为最优体重反弹的标志(35]。此外,rs2242400多态性BCAT1似乎与2型糖尿病在多个人口(36]。SLC35B4已被确定为一个潜在的监管机构的肥胖和胰岛素抵抗在小鼠模型。这两个在活的有机体内和在体外对小鼠的研究披露,降低了SLC35B4表达与减少糖质新生(17]。的增加SLC35B4表达在皮下脂肪组织的肥胖的人在我们的研究中(表)。有趣的是,人类的SNPSLC35B4基因(rs1619682)与腰围(16]。HSP90AB1mRNA 3 t3-l1报道是调节细胞刺激后6 h脂肪形成的37]。此外,HSP90AB1位于附近的肥胖SNP, rs6905288。表达水平的MYNN是负相关BW(体重)在F2小鼠脂肪组织(C57BL / 6 j×追捕叫喊/ JngJ) (38]。坚持,我们的数据显示MYNN表达下调的皮下脂肪肥胖的人类(表S7)。此外,SAP30BP可能参与身体质量指数(BMI)在脂肪组织(皮尔逊相关性(−0.51))39]。减少SAP30BP表达式中检测出本研究肥胖的人类受试者的皮下脂肪细胞(表S7)。

其他的候选人,C2orf15,DENND1B,MRPL30,POC1B,rp4 - 655 j12.3,TMBIM4,BMP2 K,CSRNP2,NCKAP5L,TOMM5,BAP1小说,可能是基因与2型糖尿病和肥胖有关。TMBIM4坐落在±1 Mb的苏格兰民族党rs1531343授予对2型糖尿病,在吗NCKAP5L,TOMM5,BAP1被映射在±1 Mb的单核苷酸多态性赋予容易肥胖。TMBIM4编码跨膜伯灵顿抑制剂主题包含4、抑制细胞凋亡诱导的内在和外在刺激和调节都容性Ca^{2 +}条目和肌醇1 4 5-trisphosphate (IP3)介导的Ca^{2 +}释放(40]。在我们的研究中,TMBIM4是差别主要是调节骨骼肌,而对这些观察到肝脏(表S7)。的NCKAP5L基因编码Nck-associated蛋白五喜欢显示upregulation在脂肪组织表达下调是血(表S7)。TOMM5编码线粒体导入受体亚基TOM5同族体。TOMM5主要是参与四个方面(去:0008565、蛋白质转运活动;:0015031,蛋白质运输;:0005739,线粒体;:0005742,线粒体外膜)。BAP1(泛素羧基末端水解酶)定位在细胞核和包含三个领域(一个泛素羧基末端水解酶(排序)的n端催化领域,一个独特的链接器,和一个c端域)。排序领域传达deubiquitinase活动BAP1 (41]。在果蝇和人类,Polycomb专制deubiquitinase (PR-DUB)复杂是通过相互作用形成的BAP1和ASXL142]。DENND1B可以促进GDP的交换与三磷酸鸟苷和扮演一个角色在clathrin-mediated内吞作用[43]。的产物MRPL30是线粒体核糖体的组成。POC1B参与的早期步骤中心体复制和中心体的后续步骤长度控制(44,45]。的CSRNP2蛋白结合的共识序列,5′-AGAGTG-3′,和转录激活因子。然而,C2orf15和rp4 - 655 j12.3已经很少在数据库或出版物报道日期。协会的新候选基因中确定本研究二型糖尿病与肥胖或将来需要验证分析。

5。结论

林恩,据报道一个基因参与胰岛素通路,高度排名最高的微分表达式T2DM-control研究比例(61.1%),因此可能是一种有价值的候选人未来的2型糖尿病的基因研究。NCKAP5L最高的微分表达式百分比(63.6%)是位于±1 Mb的肥胖易感性SNP, rs7132908,从而确定为小说最有可能的候选基因肥胖。我们得出结论,分析基因的表达在不同的组织通过地理数据集是一种有效和可行的方法来识别小说或因果基因与2型糖尿病和肥胖有关。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究由国家科技重大项目的关键药物创新和发展(2011 zx09307 - 303 - 03),中国国家自然科学基金(31340045)、广东省科技计划项目,中国(2012 b060300006),中央大学的基础研究基金(2012 zz0091),和BGI-SCUT创新基金项目(SW20130802)。

补充材料