Epigenomiske og metabolomiske signaturer av APOA2-genet ved interaksjon med mettet fett

Bakgrunn: Apolipoprotein A-II (APOA2) er en betydelig bestanddel av høydensitetslipoproteiner (HDL) med en udefinert biologisk rolle. En antatt funksjonell variant, -265 T>C (rs5082) i APOA2-promotoren, har vist seg konsekvent å samhandle med inntak av mettet fett (SFA) for å påvirke risikoen for fedme.

Mål: Denne studien vil implementere en integrativ tilnærming for å karakterisere det molekylære grunnlaget for denne interaksjonen.

Design: Etterforskerne vil gjennomføre en epigenomomfattende skanning på 80 deltakere som har enten den rs5082 mindre vanlig genotypen (CC) eller den vanligste genotypen (TT) og bruker enten lav (<22 g/d) eller høy (≥22 g) /d) SFA-diett, matchet for alder, kjønn, BMI og diabetesstatus i Boston Puerto Rican Health Study (BPRHS). Etterforskerne vil deretter validere funnene i utvalgte deltakere i Genetics of Lipid Lowering Drugs and Diet Network (GOLDN) (n=379) og Framingham Heart Study (FHS) (n=243). Transkripsjons- og metabolomiske analyser vil bli utført for å bestemme forholdet mellom epigenetisk status, APOA2 mRNA-ekspresjon og blodmetabolitter.

Datakilder. Boston Puerto Rican Health Study (BPRHS), Genetics of Lipid Senking Drugs and Diet Network (GOLDN), og Framingham Heart Study (FHS) Studievalg: I BPRHS, 40 deltakere med CC genotype ved APOA2 -265T>C (rs5082) ) vil bli valgt, hvor 20 rapporterer et lavt SFA-inntak (<22 g/d) og 20 indikerer et høyt SFA-inntak (≥22 g/d). Ved å matche alder, kjønn, SFA-inntak, type 2-diabetesstatus og BMI for de 40 deltakerne med CC-genotype, vil det andre settet med 40 deltakere med TT-genotype av APOA2 -265T>C bli valgt fra samme populasjon. I GOLDN vil 107 deltakere med CC genotype og 272 med TT genotype for APOA2 -265T>C, som ikke tok medisiner for hypertensjon, dyslipidemi eller diabetes, bli valgt for å validere funnene fra BPRHS. I FHS vil etterforskerne inkludere 73 ubeslektede deltakere med CC genotype og 170 med TT genotype ved APOA2 -265T>C, som ikke tok medisiner for hypertensjon, dyslipidemi eller diabetes. Deltakere av hver genotype vil videre bli delt inn i to undergrupper basert på SFA-inntak: lavt, <22 gram/dag, høyt, ≥22 gram/dag.

Datautvinning. Genomomfattende DNA-metylering av isolerte DNA-prøver i BPRHS og GOLDN ble kvantifisert ved bruk av Illumina Infinium® human methylation 450K arrays (Illumina, San Diego, CA, USA). Metyleringssignalet ved hvert metyleringssted vil bli estimert som en β-skåre, andelen av totalt metyleringsspesifikt signal, og deteksjons-P-verdien som sannsynligheten for at total intensitet for en gitt probe faller innenfor bakgrunnssignalintensiteten etter normalisering og mengde kontrollsjekk. FHS-metylomdata fra dbGaP, accession#:phg000492.v2, der metyleringsstatuser til 2741 deltakere ble målt i prøver tatt fra deltakere som deltok på besøket til eksamen 8 mellom 2005 og 2008, ved bruk av Illumina Infinium® human methylation 450K array. Metyleringssignaler vil bli behandlet og normalisert som for BPRHS og GOLDN. Etterforskerne vil innhente FHS-transkriptomdata fra dbGaP under tiltredelse phe00002.v6. Metabolsk profilering av plasmaprøver fra de 80 deltakerne i BPRHS for hvem metylomanalysen vil bli utført av Metabolon, Inc. (Durham, NC, USA) Utfall: Kroppsmasseindeks vil være det eneste resultatet. Datasyntese. (1) Epigenomomfattende analyse av APOA2-genotype, ved høyt og lavt SFA-inntak, vil bli utført i 80 matchede case/kontrolldeltakere av BPRHS, replikert i utvalgte deltakere av GOLDN og FHS ved bruk av lineære blandede modeller. (2) En metaanalyse av resultatene fra de tre populasjonene vil bli utført ved bruk av meta R-pakken. Sammenligningen av alleleffekt (beta) av APOA2 -265T>C fra metaanalysen mellom lavt og høyt SFA-inntak vil være utført med SAS 9.4 ved hjelp av en t-test. (3) Assosiasjoner mellom epigenetiske varianter og APOA2 genotyper med APOA2 mRNA uttrykk vil bli testet i FHS. (4) Metabolomanalyse vil bli utført i de samme 80 matchede tilfelle/kontrolldeltakerne av BPRHS, og metabolitter vil bli korrelert med epigenetiske varianter ved APOA2-lokus. (5) Berikede metabolske veier vil bli undersøkt i forhold til identifiserte epigenetiske varianter ved APOA2-regionen.

Kunnskapsoversettelsesplan: Resultatene vil bli formidlet gjennom interaktive presentasjoner på lokale, nasjonale og internasjonale vitenskapelige møter og publisering i tidsskrifter med høy effektfaktor. Målgruppene vil inkludere folkehelsen og vitenskapelige miljøer med interesse for ernæring, diabetes, fedme og hjerte- og karsykdommer. Tilbakemeldinger vil bli innarbeidet og brukt til å forbedre folkehelsebudskapet og sentrale områder for fremtidig forskning vil bli definert. Søker/Medsøker Beslutningstakere vil nettverke blant opinionsledere for å øke bevisstheten og delta direkte som komitémedlemmer i utviklingen av fremtidige retningslinjer.

Foreløpige funn: I BPRHS identifiserte etterforskerne at metyleringsstedet cg04436964 viste signifikante forskjeller mellom CC- og TT-deltakere som spiste en høy SFA-diett, men ikke blant de som spiste lav SFA. Lignende resultater ble observert i GOLDN og FHS. I tillegg, i FHS, var cg04436964-metylering negativt korrelert med APOA2-ekspresjon hos deltakere som spiste en høy SFA-diett. Videre, når de spiste en høy SFA-diett, hadde CC-bærere lavere APOA2-ekspresjon sammenlignet med de med TT-genotypen, men ekspresjonsnivåene var like når de spiste en lav SFA-diett. Til slutt identifiserte den metabolomiske analysen fire veier som overrepresentert av metabolittforskjeller mellom CC- og TT-genotyper med høyt SFA-inntak.

Betydning: Etterforskerne vil bruke multi-omics-tilnærminger for å undersøke det mekanistiske grunnlaget for APOA2 -265T>C genotypen ved SFA-interaksjon knyttet til den forstyrrende tilstanden fedme. etterforskerne kan avdekke plausibel dysregulering av flere metabolske veier. Denne studien vil illustrere effektiviteten av flere omics-tilnærminger til veletablerte gen-diett-interaksjoner, og bidra med nye bevis til pågående utforskninger av virkningen av mettet fett på menneskers helse.