Epigenomiska och metabolomiska signaturer av APOA2-genen genom interaktion med mättat fett

Bakgrund: Apolipoprotein A-II (APOA2) är en betydande beståndsdel av högdensitetslipoproteiner (HDL) med en odefinierad biologisk roll. En förmodad funktionell variant, -265 T>C (rs5082) inom APOA2-promotorn, har konsekvent visat sig interagera med intag av mättat fett (SFA) för att påverka risken för fetma.

Mål: Denna studie kommer att implementera ett integrerat tillvägagångssätt för att karakterisera den molekylära grunden för denna interaktion.

Design: Utredarna kommer att genomföra en epigenomomfattande skanning av 80 deltagare som bär antingen den mindre vanliga genotypen rs5082 (CC) eller den vanligaste genotypen (TT) och som konsumerar antingen en låg (<22 g/d) eller hög (≥22 g) /d) SFA-diet, matchad för ålder, kön, BMI och diabetesstatus i Boston Puerto Rican Health Study (BPRHS). Utredarna kommer sedan att validera resultaten hos utvalda deltagare i Genetics of Lipid Lowering Drugs and Diet Network (GOLDN) (n=379) och Framingham Heart Study (FHS) (n=243). Transkriptions- och metabolomiska analyser kommer att genomföras för att bestämma sambandet mellan epigenetisk status, APOA2-mRNA-uttryck och blodmetaboliter.

Datakällor. Boston Puerto Rican Health Study (BPRHS), Genetics of Lipid Lowing Drugs and Diet Network (GOLDN) och Framingham Heart Study (FHS) studieval: I BPRHS, 40 deltagare med CC genotyp vid APOA2 -265T>C (rs5082) ) kommer att väljas, där 20 rapporterar ett lågt SFA-intag (<22 g/d) och 20 indikerar ett högt SFA-intag (≥22 g/d). Genom att matcha ålder, kön, SFA-intag, typ 2-diabetesstatus och BMI för de 40 deltagarna med CC-genotyp, kommer den andra uppsättningen av 40 deltagare med TT-genotyp av APOA2 -265T>C att väljas från samma population. I GOLDN kommer 107 deltagare med CC-genotyp och 272 med TT-genotyp för APOA2 -265T>C, som inte tog medicin för högt blodtryck, dyslipidemi eller diabetes, att väljas ut för att validera fynden från BPRHS. I FHS kommer utredarna att inkludera 73 icke-relaterade deltagare med CC-genotyp och 170 med TT-genotyp vid APOA2 -265T>C, som inte tog medicin för högt blodtryck, dyslipidemi eller diabetes. Deltagare av varje genotyp kommer att delas in ytterligare i två undergrupper baserat på SFA-intag: lågt, <22 gram/dag, högt, ≥22 gram/dag.

Dataextraktion. Genomomfattande DNA-metylering av isolerade DNA-prover i BPRHS och GOLDN kvantifierades med hjälp av Illumina Infinium® human methylation 450K arrays (Illumina, San Diego, CA, USA). Metyleringssignalen vid varje metyleringsställe kommer att uppskattas som ett β-poäng, andelen total metyleringsspecifik signal och detektions-P-värdet som sannolikheten för att den totala intensiteten för en given sond faller inom bakgrundssignalens intensitet efter normalisering och kvantitet kontrollkontroll. FHS-metylomdata från dbGaP, accession#:phg000492.v2, där metyleringsstatus för 2 741 deltagare mättes i prover tagna från deltagare som deltog i deras tentamensbesök 8 mellan 2005 och 2008, med hjälp av Illumina Infinium® human methylation 450K array. Metyleringssignaler kommer att bearbetas och normaliseras som för BPRHS och GOLDN. Utredarna kommer att erhålla FHS-transkriptomdata från dbGaP under accession phe00002.v6. Metabolisk profilering av plasmaprover från de 80 deltagare i BPRHS för vilka metylomanalysen kommer att utföras av Metabolon, Inc. (Durham, NC, USA). Resultat: Body mass index kommer att vara det enda resultatet. Datasyntes. (1) Epigenomomfattande analys av APOA2-genotyp, genom högt och lågt SFA-intag, kommer att utföras i 80 matchade fall/kontrolldeltagare av BPRHS, replikerade i utvalda deltagare av GOLDN och FHS med hjälp av linjära blandade modeller. (2) En metaanalys av resultaten från de tre populationerna kommer att utföras med hjälp av meta R-paketet. Jämförelsen av alleleffekt (beta) av APOA2 -265T>C från metaanalysen mellan lågt och högt SFA-intag kommer att vara utförs med SAS 9.4 med hjälp av ett t-test. (3) Associationer mellan epigenetiska varianter och APOA2-genotyper med APOA2-mRNA-uttryck kommer att testas i FHS. (4) Metabolomanalys kommer att utföras i samma 80 matchade fall/kontrolldeltagare av BPRHS, och metaboliter kommer att korreleras med epigenetiska varianter vid APOA2-lokus. (5) Anrikade metaboliska vägar kommer att undersökas i relation till identifierade epigenetiska varianter vid APOA2-regionen.

Kunskapsöversättningsplan: Resultaten kommer att spridas genom interaktiva presentationer vid lokala, nationella och internationella vetenskapliga möten och publicering i tidskrifter med hög effektfaktor. Målgrupp kommer att inkludera folkhälsan och forskarsamhällen med intresse för kost, diabetes, fetma och hjärt-kärlsjukdomar. Feedback kommer att införlivas och användas för att förbättra folkhälsobudskapet och nyckelområden för framtida forskning kommer att definieras. Sökande/medsökande Beslutsfattare kommer att nätverka bland opinionsbildare för att öka medvetenheten och delta direkt som kommittémedlemmar i utvecklingen av framtida riktlinjer.

Preliminära fynd: I BPRHS identifierade utredarna att metyleringsstället cg04436964 uppvisar signifikanta skillnader mellan CC- och TT-deltagare som konsumerar en hög SFA-diet, men inte bland de som konsumerar låg SFA. Liknande resultat observerades i GOLDN och FHS. Dessutom, i FHS, var cg04436964-metylering negativt korrelerad med APOA2-uttryck hos deltagare som konsumerade en hög SFA-diet. Vidare, när de konsumerade en hög SFA-diet, hade CC-bärare lägre APOA2-uttryck jämfört med de med TT-genotypen, men uttrycksnivåerna var liknande när de konsumerade en låg SFA-diet. Slutligen identifierade den metabolomiska analysen fyra vägar som överrepresenterade av metabolitskillnader mellan CC- och TT-genotyper med högt SFA-intag.

Betydelse: Utredarna kommer att tillämpa multi-omics-metoder för att undersöka de mekanistiska grunderna för genotypen APOA2 -265T>C genom SFA-interaktion kopplad till det störande tillståndet av fetma. utredarna kan avslöja rimlig dysreglering av flera metabola vägar. Denna studie kommer att illustrera effektiviteten av flera omics-metoder för väletablerade gen-diet-interaktioner och bidra med nya bevis till pågående utforskningar av effekterna av mättat fett på människors hälsa.