不同单核苷酸多态性rs编号之间的联合作用是促进疾病的发生还是减缓疾病的发生

SLC30A8,TCF7L2单核苷酸多态性与南方人2型糖尿病的相关性研究-免费论文
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SLC30A8,TCF7L2单核苷酸多态性与南方人2型糖尿病的相关性研究
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学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。&&&&本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。&&&& 保密口,在 年解密后适用本授权书。&&&& 本学位论文属于 不保密彩学位论文作者签名:弓移 指导教师签名:t-tU 弘p年‖月2.-日 加矽年6月Z曰 IFl fl rlI If l l IrJl rl l rl fr l l Y1 748637 独创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。&&&&除文中已注明引用的内容以外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。&&&&对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。&&&&本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。&&&& 学位论文作者签名:与习弓 日期:2.p年‘月z,日 硕士学位论文SLC30A8,TCF7L2 单核苷酸多态性与南方 人2型糖尿病的相关性研究Relationships of rsl3266634 and rslll96218 polymor- -phisms in SLC30A8(solute carrier family 30,memb- -er 8)and TCF7L2(transcription factor 7 like 2) gens with type 2 diabetes in Southern Chinese Han Population 专 职 2型糖尿病(T2DM)是由多种因子引起的具有异质性的复杂遗传病。&&&&其中胰岛素抵抗导致外周组织对葡萄糖的利用减少和胰岛p细胞功能损害是其主要的病理基础。&&&&本文通过对胰岛素作用相关基因多态性研究,旨在明确它们与糖尿病的相关性。&&&& TCF7L2基因是迄今为止发现的与2型糖尿病关系最密切的一个易感基因,它的遗传学变异是通过影响TCF7L2在胰岛中的表达来增加糖尿病的患病风险。&&&&作为双向转运子(B.连环蛋白/TCF)的一部分,在成年个体中,TCF7L2基因编码的转录因子TCF4是Wnt信号通路的一个重要组成部分,该通路激活后,可以诱导大量基因的转录。&&&&它不但可以促进胰岛B细胞的增殖而且还可以使肠内L细胞 (一种肠道内的内分泌细胞)分泌GLP.1(胰高血糖素样肽1)。&&&& SLC30A8基因编码的蛋白锌转运体一8(ZnT-8)位于胰岛B细胞中含有胰岛素颗粒的囊泡膜上,是参与胰岛素合成、贮存和分泌的重要成分。&&&&最近,欧美人群的全基因组关联研究发现,SLC30A8基因rsl3266634单核苷酸多态性(SNP)与2型糖尿病(T2DM)发病风险增加相关。&&&&由于不同种族的遗传背景及其生存环境的差异,在不同种族中印证已报道的疾病相关基因或位点对人类复杂性疾病机制的研究有重要意义。&&&& 本研究旨在了解中国南方地区汉族人SLC30A8和TCF7L2基因SNPs及单体型频率分布,分别探讨这两个SNPs与2型糖尿病的关系,积累这两个基因SNPs在中国汉族人群中的数据,有利于2犁糖尿病的发病机理研究。&&&& 研究目的: 研究SLC30A8(rsl3266634)及TCF7L2(rsl l 196218)基因多态性与2型糖尿病以及相关代谢指标的关系。&&&& 研究方法: 2型糖尿病患者(T2DM组)259例、健康者(NC组)200例(受试者均来自上海及其周边地区)。&&&&试剂盒提取外周血基冈组DNA,标本基因型的判断用聚合酶链反应一限制性片段长度多态性(PCR―RFLP)技术。&&&&Hardy―Weinberg平衡法检验各组基凶频率的群体代表性。&&&&同时进行人体测晕学及代谢指标的检测,并分别 江苏大学硕士学位论文采用稳态模型评估胰岛素抵抗指数(HOMA―IR)及胰岛p细胞分泌功能指数(HOMA一13)评估胰岛素抵抗和胰岛p细胞功能。&&&& 研究结果: (1)T2DM组中rsl3266634的C等位基因频率和CC基因型频率分别为57.3%和33.6%,均显著高于NC组的53.2%和17.2%(尸值均<0.05)。&&&& (2)C等位基因携带者患2型糖尿病的风险是T等位基因的1.59倍 (OR=I.59,95%CI为1.19―2.11)。&&&&与TT型相比,CC患2型糖尿病的风险增)3112.63倍(OR=2.63,95%CI为1.42-4.87Z=9.69,P=o.002)。&&&& (3)通过对代谢指标的分析发现C等位基因可能与B细胞功能衰竭(胰岛素分泌减少有关)。&&&& (4)2型糖尿病患者与健康受试者TCF7L2(rslll96218)基因型及等位基因频率进行比较,其差异均无统计学意义。&&&& 研究结论: SLC30A8基因rsl3266634多态性位点的C等位基因可能是中国人2型糖尿病的风险等位基因,而TCF7L2基因rslll96218单核苷酸多态性可能与T2DM的遗传易感性无关。&&&& 关键词: 单核苷酸多态性;SLC30A8;TCF7L2;2型糖尿病 江苏大学硕士学位论文 ABSTRACT Type 2 diabetes mellitus(T2DM)is a complicated heterogeneous disease.Themain pathophysiology is insulin in periphery tissue which would cause decreasedglucose utilization combined with declining 13-cell function.In the present study,weaimed to identify the association of insulin related gene with T2DM by investigatinggenetic poly-morphisms. Transcription factor 7 like一2(TCF7L2)is by far the strongest type 2 diabetessusceptibility gene to type 2 diabetes to date.Genetic variants in TCF7L2 possiblyaltering expressing of TCF7L2 in pancreatic islets confer a strong risk of type 2diabetes.As a component of the bipartite transcription factor 13-catenin/TCF,TCF7L2is involved in conveying Wnt signaling gene expression during adulthood.Thistranscriptional regulator has been shown to be involved in stimulating theproliferation of pancreatic 13-cells and the production of the incretin hormoneglucagon―like peptide―I(GLP一1)in intestinal endocrine L cells. SLC30A8 gene encodes a 13-cell specific ZnT-8 protein,it modulates thebiosynthesis,stabilization and storage of insulin through transporting Zn intosecretary vesicles of the 13 cell.Recently,A genome wide association study(GWAs)from the Occident population indicated that:The rs 1 3266634 polymorphism in SLC30A8 could raise the risk of type 2 diabetes.For di fferent races have di fferent genetic background and living enviroment,thegenes reported having associations with disease in different races would makecontribution to human complex diseases in future studies. The purpose of this study is to investigate the frequency distribution of SNPsand haplotype in SLC30A8、TCF7L2 genes for the Chinese Han people living in thesouth.From probing into the relations between the two genes and type 2 diabetes,accumulating the information of the SNPs for Chinese Han people which could bebeneficial to the research on the pathogenesis of type 2 diabetes.Objective: To study the single nucleotide polymorphisms of rs 1 3266634 andrsl 1 196218(the genotypes and the frequency)in SLC30A8 and TCF7L2 genes andtheir associations with type 2 diabetes,SO as to probe into the involvement of 江苏大学硕士学位论文SLC30A8 and TCF7L2 in the etiology oftype 2 diabetes(T2DM).Methods: The rs 1 3266634 and rs l l 1 9621 8 polymorphisms of SLC30A8 and TCF7L2genes were genotyped in 459 Han nationalities living around Shanghai,including 259patients with type 2 diabetes(T2DM group)and 200 normal controls(NC group),bypolymerase chain reaction?-restriction fragment length polymorphism(PCR-?RFLP)method.Chi―square analysis was used to test the genotypes distribution of the twogenes followed by Hardy―Weinberg equilibrium.Body mass index(BMI),plasmglucose,serum insulin and lipid profile,HOMA―IR and HOMA一8 were analyzed toestimate the insulin resistance and B.cell function.Results: (Din T2DM group,the frequencies of C allele(Z2=9.83 1,P=O.002)and CC genotypeof rs 1 3266634 were significantly higher Than those in the NC group(f=12.598,P=0.002) @The C-allele of rs 1 3266634 significantly increased T2DM risk with an allelic oddratio(OR)of 1.59(OR=I.59,95%CI为1.19―2.11),compared with non―carriers,homozygous carriers of C allele were liable to have type 2 diabetes withOR=2.63(OR=2.63,95%CI=1.42―4.87,‖=9.69,P=0.002). ③The genotype of CC were associated with decreased insulin secretion but notwith insulin resistance. ④The genotypes and allele frequencies of TCF7L2(rs ll 1 962 l 8)in type 2diabetes mellitus were not significantly different between cases and controls(P>0.05).Conclusion:These results indicate that C allele polymorphism of rs 1 3266634 site inSLC30A8 gene might a risk factor for T2DM.Suggesting that SLC30A8 might be asusceptible gene for T2DM in the Southern Chinese Han population,while thepolymorphism of rs l l 1 962 l 8 site in TCF7L2 gene may not be a risk factor for ourChinese Han population.KEY WORDS:Single nucleotide polymorphism;SLC30A8 gene;TCF7L2 gene;Type2 diabetes. IV 1.6 SLC30A8基因多态性与2型糖尿病的关系……………...……………………………6第二章材料与方法……………………………………………………………………………….8 2.1材料…………………………………………………………………………………………………………………一8 2.1.1研究对象……………………………………………………………………………….8 2.1.2药品和试剂………………………………………………………………………8 2.1.3引物…………………………………………………………………………………………………………9 2.2研究方法…………………………………………………………………………………9 2.2.1样本采集…………………………………………………………………………9 2.2.2操作流程…………………………………………………………………………l 0 2.2.3基因组DNA提取(柱层析法)………………………………………………10 2.2.4引物序列……………………………………………………………………12 2.2.5基因特定片段的PCR扩增……………………………………………………12 2.2.6限制性酶切……………………………………………………………………一1 3 2.2.7 4%的琼脂糖凝胶电泳……………………………………………………………14 2.2.8统计方法………………………………………………………………………一1 6第三章结果与分析……………………………………………………………………………一l 7 3.1临床资料的比较……………………………………………………………………….17 3.2各组基因型频率和等位基因频率分析……………………………………………….18 3.2.1聃13266634………………………………………………………………………………………………18 V 江苏大学硕士学位论文 3.2.2 rslll96218………………………………………………………………………………………………18 3:3糖尿病患者不同基因型间的人体测量学、代谢指标的比较……………………….19 3.3.2璐11196218………………………………………………………………………………………………19第四章讨论………………………………………………………………………………………2 1 4.1 TCF7L2基因及SLC30A8基因与T2DM的关系……………………………………2l 4.2 TCF7L2基因的研究展望………………………………………………………………23 4.2.1 Wnt信号传导通路与TCF7L2的功能:……………………………………一23 4.2.2转录因子TCF7L2与胰岛B细胞的关系:………………………………….23 4.2.3 TCF7L2基因型变异导致了前胰岛素加工障碍:……………………………23 4.2.4与TCF7L2有关的治疗糖尿病的新方法:…………………………………。&&&&24 4.3 SNP的检测方法及存在问题……………………………………………………………25 4.3.1 SNP的检测方法…………………………………………………………………25 4.3.2 SNP研究中存在……………………………………………………………25结论………………………………………………………………………………………………………………………………26致 谢………………………………………………………………...……………………………………………….27参考文献…………………………………………………………………………………27附 录…………………………………………………………………………………………34 ①论文词汇中英文对照表………………………………………………………………..34 ②人体测量………………………………………………………………………………..35硕士研究生期间科研成果………………………………………………………………………36 VI 江苏大学硕士学位论文 第一章前 言1.1人类复杂疾病与2型糖尿病 复杂疾病(complex disease)又叫多因子疾病(multifactorial disoders)或多基因疾病(polygenic disoders),它是由多个基因和环境因子共同作用而引起的疾病,其性状变异呈现连续的数量级差的变化,不符合孟德尔遗传所具有的质量性状的变异特点111.这些疾病的形成受微效(或寡基因)等位基因的调节,每对基因彼此之间没有显性和隐性之分,而是共显性,多个基因的任何一个基因对于疾病的发生既不是必要条件也不是充分条件,还同时受多种环境因素的影响。&&&&随着国际人类基因组计划、单核苷酸多态性计划和单体型计划的相继实施,机体本身的遗传因素在疾病的发生和发展中的重要作用越来越受到人们的重视,并且已成为后基因组时代基因组学研究的热点领域之一121。&&&& 2型糖尿病(T2DM)属于复杂性复杂性疾病,一般认为该疾病有以下特点:1)参与发病的遗传因素为多个,每个基因直接或间接对中间性状的影响促进疾病的发生;2)每个基因参与发病的程度不同,大多数基因的作用较小,但也可由一个或几个基因呈主效应;3)每个基因只赋予个体某种程度的易感性,但每个基因的作用不足以致病,也并非致病所需;4)各基因参与发病的机制可能是各自对不同的生物学途径影响所致,疾病的最终发生是各基因在不同途径作用的综合结果;5)各基因致病效应的累积加上环境因素的作用构成了个体的疾病易患性,当易患性超过一定阈值时即可导致疾病发生。&&&&1.2 2型糖尿病的遗传学研究方法 目前,对于T2DM、心脑血管病等复杂疾病易感基因的研究方法主要有两种,候选基因策略的关联分析和全基因组扫描的连锁分析‘3’们。&&&& 候选基因策略的关联分析是指在已知候选基因位置时,选择在糖尿病发病过 江苏大学硕士学位论文程中与(血)糖代谢、脂代谢及信号转导等有关的蛋白或酶的基因作为疾病的候选基因,对于该基因编码序列(外显子)或非编码序列(内含子或启动子附近调控序列)的多态性标记进行基因研究。&&&&即采用病例.对照分析的方法,检测两组人群该多态性位点的基因频率比较差别是否存在显著性,以筛查可能的易感基因。&&&& 全基因组扫描的连锁分析是指在不需要事先了解该基因位置或生物学功能及致病机制的情况下,利用高密度的多态性标志,通过全基因组扫描划定与疾病相关的易感区域,再在此区域内选择适当的多态性标记精细扫描,然后根据连锁不平衡(1inkage disequilibrium,LD)的原理,分析评价疾病与标记物的相关性,从而定位与该疾病相关的染色体区域或致病基因。&&&& 候选基因策略的关联分析相对于全基因组扫描的连锁分析,研究对象是病人和正常人,无需家系资料,且更容易找出只有微弱效应的基因:即使显示关联的标记不是造成疾病的变异,但很可能与变异处于连锁不平衡(LD)t51,所以更适合于多遗传模式№,刀。&&&&1.3 2型糖尿病研究中的多态性标记 先后有限制性片段长度多态性(Restricted Fragment Length Polymorphisms,RFLP)、短串联重复(Short Tandem Repeat,STR)和单核苷酸多态性(Singlenucleotide polymorphism,SNP)三代遗传标记隧1。&&&& RFLP为第一代遗传标记。&&&&是指DNA顺序中的某个碱基突变使突变所在部位的DNA序列产生(或缺失)某个DNA限制性内切酶的酶切识别位点,表现为在不同个体中会出现不同数目及长度的限制性片段类型的一种多态现象。&&&&STR系第二代遗传标记,它是由2-6bp重复单位构成的DNA序列,JI“泛分布于人类基因组,因其在人类基因组中出现的数目和重复次数不同表现高度多态性。&&&&SNP即第三代遗传标记,SNP是指群体中正常个体的基因组DNA内的特定核苷酸位置上存在两种不同的碱基(等位基因),其中最少一种在群体中的频率不少于1%。&&&&SNP是人类基因组中在常见的变异形式,月每千个bp就有一个以上的SNP,分布密度及数最均远远多于其他类型的遗传标记物多态性。&&&&SNP虽然分布于整个人 2 江苏大学硕士学位论文类基因组,但在单个基因或整个基因组中的分布不均匀,根据分布情况可将其分为三种形式:一是基因编码区SNP(Coding-region SNP’cSNP),二是基因周边区SNP(Perigenic SNP,pSNP。&&&&包括5’和3’调控区),三是其它非编码区SNP(包括内含子和基因之间链接区,iSNP),其中编码区SNP少于非编码区SNP。&&&&由于功能区SNP对T2DM易感基因定位的意义可能大于非功能区SNP,因此候选基因SNP的筛选策略经常是:功能SNP>t}翻译区(启动子附近调控序列)SNP>内含子SNP。&&&&SNPs通常是二等位基因(biallellic)或二肽的遗传变异。&&&&尽管单位点SNP提供的信息相对较少,但分布的高密度以及3―4个相邻的SNPs位点构成的单体型可达8.16种,均弥补了信息量的不足;由于SNP的二态性,非此即彼,在基因组筛选SNP往往只需+/-的分析进行基因分型而不用分析片段的长度,利于发展自动筛选SNP技术;此外低的突变率使其遗传稳定性高于STR;部分位于基因内部的SNP中包括的错义突变可能影响蛋白质的结构或基因水平的表达,直接与人类复杂遗传特征存在相关性,他它们本身可能就是疾病遗传机制的候选位点。&&&&由于SNP上述“量大、高密度、稳定性好、具代表性,易于自动化检测”的这些优点,SNP逐渐成为继RFLP、STR之后目前最常使用的第三代遗传标记物1910在不同人群中,SNP的分布频率可能有差异,这些差异可能代表某一种族或人群间的遗传变异,对它们的研究有助于解释个体的表型差异、不同群体和个体对疾病、尤其是复杂疾病的易感性以及对各种药物的耐受性和对环境因素的反应。&&&&1.4 T2DM易感基因的研究进展 T2DM致病凶素复杂,由于遗传异质性,不同人群的致病基因不同,不同亚型的T2DM也可由不同的基因来解释,标记和致病基因l’口J的连锁不平衡亦随人群而变化。&&&&这些因素均使T2DM易感基因研究面临挑战。&&&&迄今,T2DM的全基因扫描已在20多个不同的群体中进行。&&&&包括欧洲人、美国白人、墨西哥裔美国人、美国本地印度人、非洲裔美国人和亚洲人,其中包括4个中国人群。&&&&全基因组扫描的结果表明,与T2DM显著连锁的基因组区域有lq25、2q37、3q28、3p24、 江苏大学硕士学位论文6q22、8p23、10q26、12q24、18p11和20q13,只有1q25、2q37、6q22、18p11和20q13在中国人群的全基因组扫描中得到了证实。&&&& 已研究过的关于T2DM极其并发症的候选基因有上百个,主要涉及与胰岛B细胞胰岛素合成、分泌调节、周围胰岛素作用、糖代谢、脂代谢,肾素.血管紧张素系统及凝溶稳定等有关的激素、受体、载体及酶基因。&&&&如过氧化物酶增值激活受体吖(PPARG)、肝细胞核因子4a(HNF.4a)、钙蛋白酶10(CAPNl0)、B细胞腺苷三磷酸敏感性钾通道(JCNJll),磺酰脲受体一l(SURl)、胰岛素(INS)、胰岛素受体(INSR)、脂连素(APMl)等等。&&&&钙蛋白酶10(calpainl0,CAPNIO)基因是第一个被定位克隆的T2DM易感基因〔1019定位于2q,编码细胞质蛋白酶家族成员。&&&&Horikawa等报道了此区域内的CAPNIO基因与墨西哥裔美国人T2DM共联‘1¨。&&&&随后在其它人群的研究中表明,该基因的几个多态性影响个体对T2DM的易感性。&&&&在墨西哥裔美国人中40%的家族聚集性T2DM是由该基因引起的,但在英国人群中影响较弱。&&&& 目前得到重复较好的候选基因有氧化物酶增值激活受体.(PPAR)丫基因、KCNJl 1基因、TCF7L2基因等。&&&&在芬兰人中(PPAR)1,基因Pr012Ala变异降低PPAR受体活性,改善胰岛素敏感性,说明Alal2可降低芬兰人患T2DM的风险。&&&&Altshuler等综合分析16个与T2DM关联的多态性位点,只确定了Prol2Ala与T2DM的关联关系。&&&&其它候选基因与T2DM的相关性还有待于今后在不同的人群和种族中进一步复查和验证t121。&&&& 2007年大约有5个研究小组报道了谈们采用全基因组关联扫描(Genomewide scans for association,GWSA)的方法寻找T2DM易感性基因的研究成果1131,其中有三个比较重要的小组分别是美国密歇根大学的Michael Boehnke教授领导的Natrecor注射随访研究(FUSION),牛津大学的Mark McCanhy教授领导的英国威康信托基金会病例控制协会研究(WTCCC/UKT2D)和哈弗大学的DavidAltshuler教授领导的“糖尿病病学遗传计划”研究(DGI)。&&&&此三项研究共对32544例T2DM患者和健康对照个体进行了GWSA,发现了三个全新的遗传学变异区,从而认为这些区域与T2DM密切相关,包括(1)位于9号染色体上,接近周期蛋白依赖性激酶(CDK)抑制凶子2A和2B;(2)位于6号染色体上的CDK5调节亚组相关蛋白(CDKALl 1);位于3号染色体上的胰岛素样生长因子2结合 4 江苏大学硕士学位论文蛋白(IGF2BP2)。&&&&而且此3项研究还验证了已知的与T2DM相关的易感基因,如HHEX、PPART、KCNJll、SLC30A8和TCF7L2。&&&&FUSION研究还发现位于16号染色体的FTO基因突变增加T2DM易感性,但是在WTCCC/UKT2D研究中这种关联用体质指数调整后就不存在,故McCarthy教授认为FTO基因本质上应属于肥胖易感基因。&&&&而且,DGI研究还发现葡萄糖激酶调节蛋白(GCKR)的rs780094SNP位点与血浆甘油三脂水平和血糖稳态密切相关。&&&& T2DM是一种多基因遗传异质性疾病,其遗传背景十分复杂,且不同的个体有不同的基因参与其发病,同一个体又可能有诺干个致病基因,单一基因只是以不同的概率参与疾病的发生,且受到环境因素及多种行为危险因素的共同作用,所以阐明T2DM易感基因极其与环境因素及行为危险因素相互作用的发病机制并非易事,通过筛查T2DM某些易感基因,及早发现高危.
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