文摘

目前,只有两个子痫前期易感基因(ACVR2A,STOX1)已确定确认区域内重要的全基因组关联,尽管许多多个种群的遗传屏幕。在本文中,我们关注的STOX1基因。讨论了这种基因的表观遗传状态解释的母婴传播STOX1易感性的等位基因在preeclamptic家庭。已知的上游调控和下游效应基因的转录因子STOX1。最后,我们提出一个模型,结合细胞特定类型和allele-specific STOX1的影响。这包括内在影响(微分CpG岛甲基化)和外在影响(效应基因的调控)。

1。本文的轮廓

的重要性STOX1子痫前期的易感性基因,发现于2005年在荷兰女性(1],最初的挑战[2,3]。然而,最新数据包括来自独立团体不仅证实的作用STOX1在滋养层潜在障碍子痫前期(4- - - - - -6假字),但也表明一个角色,STOX2(7]。而不是提供一个完整的概述子痫前期的所有方面,我们提供了一个概述,总结和讨论最新的数据集中的作用STOX1作为一个关键球员滋养层障碍底层家族早发型子痫前期生长迟缓。我们提出一个模型,结合细胞类型和allele-specific (epi)基因的影响STOX1并提出未来的研究方向。

2。介绍

子痫前期是一种乳素疾病发生在5 - 8%的怀孕和孕产妇和胎儿的发病率和死亡率的主要原因。可能发生的疾病症状特点是母亲从怀孕20周开始,包括新创高血压(舒张压与增量> > 90 mm Hg 20毫米汞柱从妊娠早期舒张压)和蛋白尿(> 300毫克每24小时)所定义的英国皇家妇产科学院(8]。虽然症状发生在母亲,现在普遍认为,胎盘的驱动力;唯一的治疗目前是分娩婴儿,因此切除胎盘(9]。

在妊娠前三个月胎盘,螺旋动脉重塑不足是子痫前期的胎儿病理生理起源(10]。在正常怀孕,extravillous从胎儿胎盘滋养层侵入母体蜕膜多达三分之一的子宫肌层(参见图1)。这些滋养层从而改变产妇螺旋动脉代替平滑肌和弹性组织纤维蛋白样的材料改变它们从低能高阻高容量低阻血管。在子痫前期,这extravillous trophoblast-directed螺旋动脉重建是不完整导致胎盘血流量减少,最终导致母亲增加血压的响应。这反过来导致孕产妇系统故障导致孕产妇症状(10]。

3所示。子痫前期是一种异质性疾病

良好,两个胎儿子痫前期是一种多因素疾病,也就是说,胎盘和孕产妇、因素贡献(8]。不同组合的因素可以导致疾病严重程度的差异,开始的时候,和其他并发症的发生,例如,IUGR(子宫内生长受限)。其中一些因素也将运行在特定的家庭也有很强的遗传因素在子痫前期的发生(11]。尽管已经三个途径参与子痫前期,即PlGF-sFLT-sENG TGFβ-不,COMT-2ME [9,12),这些都是二阶因素引起孕产妇的症状。一阶诱发因素、胎盘和孕产妇、在很大程度上仍是未知的。的一个重要起点识别这些一阶因素是subcategorize疾病表型的患者群体。荷兰患者相关STOX1原来是表型同质所定义的家族早发型子痫前期胎盘发育异常复杂IUGR [13,14]。

4所示。子痫前期易感基因位于染色体区域与全基因组关联

确定因素参与子痫前期,多个基因屏幕(全基因组扫描、方差分量连锁分析和关联分析)已经完成了多个患者群体(家庭、病例对照)13- - - - - -20.]。这已经产生了有限的结果;只有两个易感基因出现了,即ACVR2A(21),STOX1(1),在确认的地区重要的全基因组关联和涉及正常变化(snp)的常见variant-common疾病假说(22]。这两个基因在家族最初确定形式的子痫前期。相同类型的额外的易感基因和等位基因中发现ACVR2A和STOX1(共同多态性)也可以通过强大的识别方法使用全基因组病例对照关联分析。例如,数据还没有在公共领域,正在进行GenPE威康信托基金会的研究病例控制协会(WTCCC2, 2500年2000例控制)补充数据WTCCC3(2225例,2500控制)(http://www.wtccc.org.uk)。通过设计,大多数情况下是分家形式;因此这些病例对照研究的结果也必然是不同的,但补充,家庭联系的研究。这些研究主要将孕产妇识别易感性的等位基因与低到中度相关风险和高人口相关的频率和低家族少组件和致命的形式(晚发性没有生长迟缓)。胎盘易感性的等位基因风险高、低人口频率,和代表强烈致命形式(早发性生长迟缓)家族性高的组件,并将确认的联系的研究影响家庭。

5。家族子痫前期易感基因

正如上面已经提到的,只有两个子痫前期易感基因已确定到目前为止,ACVR2A(21),STOX1(1]。ACVR2A,位于2的时候,最初发现于澳大利亚/新西兰人口preeclamptic谱系(21,23]。在挪威的病例对照研究,snp(单核苷酸多态性)在这个基因被发现给重要的链接(24]。ACVR2A细胞信号传导蛋白受体的激活素a .苯丙酸诺龙有一个重要的角色在促进decidualization子宫内膜基质细胞(25)和滋养层细胞分化的调节和入侵蜕膜(26]。其次,多个研究发现血清中增加苯丙酸诺龙preeclamptic女性(27),使它的受体ACVR2A一个非常有趣的蛋白质在子痫前期的发展。没有功能性的研究发表看intronic snp的意义ACVR2A发现preeclamptic患者(21,23,24]。尽管intronic snp似乎不相关的,他们不应该被丢弃,因为它可以控制设想这些snpACVR2A转录或位于小说尚未确认记录。

我们的身份STOX1基因进行影响的荷兰人口组成的兄弟姐妹和他们的亲属13]。这个识别之前是微卫星标记分析揭示了parent-of-origin效果;子痫前期影响等位基因之间共享姐妹总是孕产妇在起源14]。通过测序完成编码区与连杆10号染色体上的时候,STOX1 Y153H常见的多态性是确定,母婴传播三代(1]。的preeclamptic 10的时候,与家庭的联系STOX1表型是一个同质的病人群体早发型子痫前期并发IUGR患有家族性严重。这表明这种疾病在这些家庭有一个胎儿,也就是说,胎盘,起源。在这方面,不和谐的同卵双胞胎提供优秀的早发型子痫前期胎盘来源的证据;同卵双胞胎怀孕的缺乏一致性的一致的观察子痫前期牵连到胎儿,也就是说,胎盘,贡献是必不可少的28]。因此,不整合在monozygous怀孕的双胞胎在强大的基因但子痫前期胎盘来源。严重的早发型子痫前期胎盘来源的遗传屏幕有着重要影响;胎儿基因型指导产妇表型(29日]。所以有必要意识到家族遗传连锁研究早发型子痫前期应该集中在胎盘基因型而不是母体基因型。病例对照研究,所需的校正和/或允许,preeclamptic女性来自不受影响和影响的母亲应该考虑控制和情况下,分别。上述标准的重要性可以立即在研究试图证实STOX1易感性的等位基因在他们的人口2- - - - - -4]。首先,preeclamptic女性没有明确定义,轻微和严重的人口由一个组合,早和晚发性子痫前期,而且并不总是与家族遗传疾病的证据。其次,使用母体基因型进行了研究,这些病人只能信息发达子痫前期如果他们的母亲。在一项研究中,也表现在荷兰的人口,他们考虑两个标准通过执行传输失真测试(TDT)修正grandmaternal起源,和一个重要的母婴传播STOX1 Y153H等位基因被发现在三代(preeclamptic家庭时4]。最近,另一项研究发表的STOX1 Y153HSNP在挪威的人口。又没有显著的传播H-allele被发现在子痫前期患者进行了分析。但是,当观察子痫前期患者复发的趋势意义中检测出H-allele传播时也潜在的纠正parent-of-origin效应(7]。然而,这些数据得到的母亲而不是胎盘基因型,从而稀释了真正的母婴传播也并不是所有的母亲出生的preeclamptic怀孕。然而,本研究也看着不同基因的表达在蜕膜子痫前期、IUGR、子痫前期并发IUGR,和简单的怀孕;没有发现差异STOX1这些团体之间的表达式。有趣的是,也显示出了显著性差异STOX2基因表达时健康的蜕膜样本相比,患有子痫前期并发IUGR蜕膜标本,子痫前期的样本显示的低表达STOX2与控制(7]。虽然分析术语蜕膜样品含有主要母体细胞,由大约20%胎盘extravillous滋养层。的STOX2基因在染色体4 q35位于靠近一个染色体区域(4 q31-4q32)一直在与子痫前期不同人群(芬兰、澳大利亚和新西兰)和(19,20.,30.]。没有分配给这个假字的函数STOX1,但它有一个很高的序列相似性STOX1,它的一些功能可能具有可比性。有趣的是,作为一个类似的功能STOX1功能,显示如下面所讨论的,是建议,STOX2在子痫前期样品中表达下调,兼容功能丧失,这将表明这两个基因有类似的功能,但在胎盘功能相反的影响。

6。表观遗传学的STOX1

虽然parent-of-origin效应已经注意到第一个微卫星分析(14),以及母婴传播的STOX1 Y153H易感性的等位基因的DNA测序几代人(1),没有(微分)甲基化可能检测到的CpG岛位于启动子区域STOX1(2,31日),不含印迹基因的存在由CpG岛启动子控制的。然而,最近我们发现和分析另一个CpG岛位于第1内含子STOX1(32]。这个intronic CpG区域的甲基化导致减少表达与正常的差别,对这些基因的甲基化表达之间的联系。其次,在特定的细胞,这一地区差和allele-specific甲基化。列extravillous滋养层样品,甲基化等位基因的起源。没有allele-specific甲基化可以在早期发现胎盘样品组成的多种细胞类型,但也出现了显著增加甲基化样品的纯合子STOX1 Y153H子痫前期易感性的等位基因(32]。从绒毛细胞滋养层列extravillous滋养层形成,我们假设这些细胞是父方。在细胞类型,甲基化是独立于父母的起源、Y153H基因型有可能直接甲基化的水平(32]。这些细胞类型和等位基因差异如何可以集成的功能吗STOX1在胎盘将在下面的模型提出讨论。

7所示。STOX1是一个转录因子

三个STOX1已知亚型与同种型表达一个完整的蛋白质。虽然也亚型B和C包含完整的(B)或(C)飞螺旋dna结合域的一部分,他们都不包含核出口信号(NES),只有一个核本地化信号(NLS),分别让他们局限于细胞核和核仁。将军因此焦点是同种型,因为这是唯一的同种型包含所需的监管领域的功能我们将在下面进行讨论。的STOX1有翼的螺旋dna结合域显示了极大的相似性绑定域在福克斯家族转录因子(1]。其上游调控机制也同样出现在多个福克斯转录因子家族的成员,PI3K-Akt通路(6]。当一种蛋白激酶磷酸化,STOX1蛋白质是抑制进入细胞核,随后通过泛素化降解。当没有发生磷酸化,STOX1函数作为核转录因子与DNA的结合。的Y153HSNP是位于有翼的螺旋绑定域和影响与高分子效应(一种氨基酸1]。由染色质免疫沉淀反应化验,证实在extravillous滋养层细胞行SGHPL-5 H-allele给予更高的亲和力和Y-allele之一STOX1下游效应基因,CTNNA3(6]。的CTNNA3基因是一个原始的候选基因效应基于其染色体位置接近STOX1,其功能和信息附着力,upregulation在初步发现微阵列分析完成STOX1细胞转染SGHPL-5, extravillous滋养层细胞。通过研究SGHPL-5细胞和绒毛外植体,我们显示的绑定STOX1到CTNNA3启动子的表达增加αT-catenin蛋白质产品CTNNA3,和组件的信息粘附复杂。这反过来会导致减少滋养层入侵并维护扩散(6]。此外,绒毛外植体纯合的STOX1H-allele与子痫前期有一个减少滋养层和诱导反应的产物CTNNA3表达在STOX1表达式[6]。换句话说,基因型与子痫前期,也就是说,STOX1 Y153H,证明了影响extravillous滋养层入侵,中央在子痫前期的病因。

intraintronic基因的CTNNA3,LRRTM3,也是一个效应的基因STOX1(33]。虽然在胎盘LRRTM3也表示,大多数研究上执行它的功能是在大脑组织和细胞。这种兴趣来自于发现LRRTM3促进应用程序由BACE1(淀粉样前体蛋白)处理,导致增加生产β淀粉样蛋白(34]。β淀粉样蛋白被发现是积累在老年痴呆症患者的大脑。STOX1被发现能够transactivate吗LRRTM3在大脑和胎盘和显示,大脑调节表达受到阿尔茨海默病(33]。

一个成功的全基因组的方法来识别STOX1目标基因已经被Rigourd和同事(5]。稳定转染的STOX1JEG-3绒毛膜癌的细胞系作为滋养层的模型,他们识别和定量rt - pcr证实了五个基因调节(PTGDS,ALOX5,TNFSF10,beta-ARRESTIN,和TMEM45a),而四个基因被发现是表达下调STOX1超表达(ANXA3,ZNF22,APOA2,和FAM43A)[5]。此外,通过分析基因的启动子区域的影响STOX1在微阵列分析中,最重要的启动子结合位点是位于不止一次在每个子被发现狐狸FKHD转录因子结合位点。随着STOX1dna结合域显示极大的相似性福克斯转录因子启动子包含多个FKHD网站选择染色质免疫沉淀反应实验定量PCR紧随其后。六个基因的启动子区域(COL6A3, S100A4,ARRDC3,TNFSF10,EBI3,和PLCB1)被发现在细胞overexpressing大大丰富STOX1(5]。本研究的微阵列数据发布的转录组数据相比也比较正常和preeclamptic胎盘。这些研究之间的相关性被发现非常重要基因的影响STOX1 -和preeclampsia-modified基因(5]。有趣的是,微阵列数据Rigourd和同事随后被用于研究的差别确定对这些STOX2在preeclamptic蜕膜由IUGR复杂。他们的数据还发现的基因之间的显著相关性,或者在overexpressing JEG-3细胞表达下调STOX1和preeclamptic妇女的蜕膜样品7]。因此,尽管JEG-3细胞被使用STOX1超表达诱导效应,结果在子痫前期样品与生理变化发现,证明芯片结果。

8。一个集成模型的STOX1胎盘细胞

变得清晰,流程的早期胎盘STOX1涉及是细胞类型依赖、等位基因相关的。这包括内在影响(微分CpG岛甲基化)和外在影响(效应基因的调节)6,32]。细胞特定类型影响表达式可以结合观察甲基化模式在模型中描述图1。模型显示的甲基化状态不同的细胞在早期胎盘结合Y153H等位基因。为了简单起见,只显示了等位基因纯合子。可以看出,在绒毛间质细胞和合胞体滋养层不受印记,但可以是甲基化或unmethylated [32]。然而,他们依赖于甲基化状态Y153H等位基因携带,胎盘纯合子H-allele显示更高水平的甲基化比的胎盘纯合Y-allele [32]。虽然在我们的模型不受合胞体滋养层印记,这不能排除合胞体滋养层,如extravillous滋养层,来自绒毛细胞滋养层。绒毛细胞滋养层是假设是印在绒毛,但这只是一个小的细胞并不能改变整体甲基化状态中观察到早期胎盘样品。增生性列extravillous滋养层被证明是父方,但作为甲基化小于50% (32)的分化增殖extravillous滋养层到入侵extravillous滋养层假设是受损失的印记。列extravillous早期胎盘滋养层的纯合子H-allele展示更高的亲和力CTNNA3效应比胎盘基因纯合的Y-allele [6]。这是紧随其后的是高表达的趋势CTNNA3在这些细胞信使rna。这是在协议与该模型这些细胞不受甲基化水平的差异造成父母独立H-allele甲基化。这不是在早期胎盘绒毛的部分。尽管胎盘的纯合子H-allele仍将有一个更高的亲和力,这不是翻译调节的表达CTNNA3;甚至有一个表达下调的趋势表现在这些胎盘(6]。这种效应可以解释使用模型;大量的绒毛内细胞的甲基化状态依赖的等位基因,使胎盘的纯合子H-allele全面下调表达由更高级别的甲基化引起的。此外,兴趣是观察到的CTNNA3本身也受到父亲的印记在绒毛细胞滋养层35]。在分化增殖extravillous滋养层的表达CTNNA3变得biallelic和入侵extravillous进一步分化为滋养层后缺席。

9。结论和未来的发展方向

本文旨在概述数据可以从成功的遗传屏幕识别子痫前期易感基因和后续研究这些基因,也就是说,ACVR2A和STOX1在其他人群。这两个基因是一个定义子痫前期的第一步;不同的基因影响不同路径收敛于最后一个共同的表型:高血压和蛋白尿。因为大多数数据转录因子STOX1,这是本文的重点,讨论的表观遗传状态STOX1,解释母婴传播preeclamptic家庭,和它的上游调控和下游效应基因在胎盘和大脑。最后,我们提出了一个集成模型细胞的特定类型和allele-specific影响微分甲基化的效应基因的表达STOX1。

STOX1然而,仅仅是给子痫前期易感性的基因之一。因此,需要更多的基因识别在其他人群的完整理解疾病的起源。新标识要想成功,必须subcategorize疾病产生表型的患者群体,记住,源自早期的子痫前期胎盘的基因型是这些怀孕的孩子提供信息。其次,作为STOX1是一个转录因子,有更多的基因受STOX1需要确定全基因组的方式通过微阵列或染色质免疫沉淀反应实验深度测序紧随其后。这将提供一个完整的概述STOX1胎盘功能、大脑和其他器官,在健康和疾病。最后,通过识别哪些基因参与子痫前期,特别是生长迟缓的早发性形式,一个完整的genotype-phenotype相关性可以设想。对于这个成功,与子痫前期相关的基因功能研究不仅要关注一个基因,但结合和可用的数据。在这方面,它是非常有趣的研究这两个基因的共同作用本文所讨论的,STOX1和ACVR2A,使用生理体外胎盘外植体模型,考虑了不同细胞类型包括(36]。最终,这将提供一个完整的功能交互地图所有基因参与子痫前期的起源。