Epigenomiczne i metabolomiczne sygnatury genu APOA2 poprzez interakcję z tłuszczami nasyconymi

Wstęp: Apolipoproteina A-II (APOA2) jest istotnym składnikiem lipoprotein o dużej gęstości (HDL) o nieokreślonej roli biologicznej. Wykazano, że przypuszczalny wariant funkcjonalny, -265 T>C (rs5082) w obrębie promotora APOA2, konsekwentnie oddziałuje z przyjmowaniem tłuszczów nasyconych (SFA), wpływając na ryzyko otyłości.

Cel: Badanie to zaimplementuje integracyjne podejście do scharakteryzowania molekularnych podstaw tej interakcji.

Projekt: Badacze przeprowadzą skanowanie całego epigenomu na 80 uczestnikach posiadających mniej powszechny genotyp (CC) rs5082 lub najczęstszy genotyp (TT) i spożywających niskie (<22 g/d) lub wysokie (≥22 g /d) Dieta SFA dopasowana do wieku, płci, BMI i stanu cukrzycy w Boston Puerto Rican Health Study (BPRHS). Badacze następnie zweryfikują wyniki u wybranych uczestników Genetics of Lipid Lowering Drugs and Diet Network (GOLDN) (n=379) oraz Framingham Heart Study (FHS) (n=243). Przeprowadzone zostaną analizy transkrypcyjne i metabolomiczne w celu określenia związku między statusem epigenetycznym, ekspresją mRNA APOA2 i metabolitami krwi.

Źródła danych. The Boston Puerto Rican Health Study (BPRHS), the Genetics of Lipid Lowering Drugs and Diet Network (GOLDN) oraz Framingham Heart Study (FHS) Wybór badania: W BPRHS, 40 uczestników z genotypem CC w APOA2 -265T>C (rs5082 ) zostaną wybrane, przy czym 20 zgłosi niskie spożycie SFA (<22 g/d), a 20 wskazujące na wysokie spożycie SFA (≥22 g/d). Dopasowując wiek, płeć, spożycie SFA, status cukrzycy typu 2 i BMI dla 40 uczestników z genotypem CC, druga grupa 40 uczestników z genotypem TT APOA2 -265T>C zostanie wybrana z tej samej populacji. W GOLDN, 107 uczestników z genotypem CC i 272 z genotypem TT dla APOA2 -265T> C, którzy nie przyjmowali leków na nadciśnienie, dyslipidemię lub cukrzycę, zostanie wybranych do walidacji wyników z BPRHS. W FHS badacze obejmą 73 niespokrewnionych uczestników z genotypem CC i 170 z genotypem TT w APOA2 -265T>C, którzy nie przyjmowali leków na nadciśnienie, dyslipidemię ani cukrzycę. Uczestnicy każdego genotypu zostaną dalej podzieleni na dwie podgrupy w oparciu o spożycie SFA: niski, <22 gramów/dzień, wysoki, ≥22 gramów/dzień.

Ekstrakcja danych. Metylację całego genomu DNA wyizolowanych próbek DNA w BPRHS i GOLDN określono ilościowo przy użyciu macierzy ludzkiej metylacji 450K Illumina Infinium® (Illumina, San Diego, CA, USA). Sygnał metylacji w każdym miejscu metylacji zostanie oszacowany jako wynik β, proporcja całkowitego sygnału specyficznego dla metylacji, a wartość P wykrywania jako prawdopodobieństwo, że całkowita intensywność dla danej sondy mieści się w intensywności sygnału tła po normalizacji i ilości kontrola kontrolna. Dane dotyczące metylomu FHS z dbGaP, nr dostępu:phg000492.v2, gdzie zmierzono statusy metylacji 2741 uczestników w próbkach pobranych od uczestników uczestniczących w wizycie egzaminacyjnej 8 w latach 2005-2008, przy użyciu matrycy Illumina Infinium® do ludzkiej metylacji 450K. Sygnały metylacji będą przetwarzane i normalizowane jak dla BPRHS i GOLDN. Badacze uzyskają dane transkryptomu FHS z dbGaP w ramach dostępu phe00002.v6. Profilowanie metaboliczne próbek osocza od tych 80 uczestników BPRHS, dla których analiza metylomu zostanie przeprowadzona przez Metabolon, Inc. (Durham, Karolina Północna, USA). Wyniki: Jedynym wynikiem będzie wskaźnik masy ciała. Synteza danych. (1) Analiza genotypu APOA2 obejmująca cały epigenom, przy wysokim i niskim spożyciu SFA, zostanie przeprowadzona u 80 dopasowanych przypadków/kontrolnych uczestników BPRHS, powtórzonych u wybranych uczestników GOLDN i FHS przy użyciu liniowych modeli mieszanych. (2) Metaanaliza wyników z trzech populacji zostanie przeprowadzona przy użyciu pakietu meta R. Porównanie efektu allelicznego (beta) APOA2 -265T>C z metaanalizy pomiędzy niskim i wysokim spożyciem SFA zostanie przeprowadzono z SAS 9.4 przy użyciu testu t. (3) Powiązania między wariantami epigenetycznymi i genotypami APOA2 z ekspresją mRNA APOA2 zostaną przetestowane w FHS. (4) Analiza metabolomu zostanie przeprowadzona w tych samych 80 dopasowanych przypadkach / uczestnikach kontrolnych BPRHS, a metabolity zostaną skorelowane z wariantami epigenetycznymi w locus APOA2. (5) Wzbogacone szlaki metaboliczne zostaną zbadane w odniesieniu do zidentyfikowanych wariantów epigenetycznych w regionie APOA2.

Plan tłumaczenia wiedzy: Wyniki zostaną rozpowszechnione poprzez interaktywne prezentacje na lokalnych, krajowych i międzynarodowych spotkaniach naukowych oraz publikacje w czasopismach o wysokim współczynniku wpływu. Docelowi odbiorcy będą obejmować zdrowie publiczne i środowiska naukowe zainteresowane odżywianiem, cukrzycą, otyłością i chorobami układu krążenia. Informacje zwrotne zostaną uwzględnione i wykorzystane do ulepszenia komunikatu dotyczącego zdrowia publicznego oraz zostaną zdefiniowane kluczowe obszary przyszłych badań. Osoby podejmujące decyzje wnioskodawców/współwnioskodawców połączą się w sieć liderów opinii, aby zwiększyć świadomość i bezpośrednio uczestniczyć jako członkowie komitetu w opracowywaniu przyszłych wytycznych.

Wstępne ustalenia: W BPRHS badacze zidentyfikowali miejsce metylacji cg04436964 jako wykazujące znaczące różnice między uczestnikami CC i TT spożywającymi dietę o wysokiej zawartości SFA, ale nie wśród osób spożywających niskie SFA. Podobne wyniki zaobserwowano w GOLDN i FHS. Dodatkowo w FHS metylacja cg04436964 była ujemnie skorelowana z ekspresją APOA2 u uczestników spożywających dietę bogatą w SFA. Ponadto, podczas spożywania diety o wysokiej zawartości SFA, nosiciele CC mieli niższą ekspresję APOA2 w porównaniu z tymi z genotypem TT, ale poziomy ekspresji były podobne w przypadku spożywania diety o niskiej zawartości SFA. Wreszcie analiza metabolomiczna zidentyfikowała cztery szlaki nadreprezentowane przez różnice metabolitów między genotypami CC i TT z wysokim spożyciem SFA.

Znaczenie: Badacze zastosują podejście multiomiczne do zbadania mechanistycznych podstaw genotypu APOA2 -265T>C poprzez interakcję SFA powiązaną z destrukcyjnym stanem otyłości. badacze mogą odkryć prawdopodobne rozregulowanie kilku szlaków metabolicznych. Badanie to zilustruje skuteczność wielu podejść omicznych do dobrze ugruntowanych interakcji gen-dieta i wniesie nowe dowody do trwających badań nad wpływem tłuszczów nasyconych na zdrowie człowieka.