SNP Rs708727 u SLC41A1 povezan s Alchajmerovom bolešću može povećati rizik od Parkinsonove bolesti: Izvještaj iz proširene slovačke studije, 1. dio

sažetak:

SLC41A1 (A1) SNP-ovi rs11240569 i rs823156 povezani su sa izmijenjenim rizikom za Parkinsonovu bolest (PD), pretežno u azijskoj populaciji, a rs708727 je povezan s Alchajmerovom bolešću (AD). U ovoj studiji smo ispitali potencijalnu povezanost tri gore navedena SNP-a i rs9438393, rs56152218 i rs61822602 (sva tri leže u A1 promotorskoj regiji) sa PD-om u slovačkoj populaciji.

Parkinsonova bolest je neurološki poremećaj koji često utiče na sposobnost ljudi da pokreću svoje tijelo, ali mnogi ljudi možda ne znaju da Parkinsonova bolest također može utjecati na pamćenje ljudi. Iako ovo može zabrinjavati neke ljude, postoje stvari koje možemo učiniti da poboljšamo svoje pamćenje i očuvamo fizičko i mentalno zdravlje.

Prvo, shvatite vezu između Parkinsonove bolesti i pamćenja. Parkinsonova bolest prvenstveno uništava nervno tkivo, posebno dopaminske neurone, koji su važni za motoričku koordinaciju tijela. U isto vrijeme, dopaminski neuroni također utječu na naše kognitivne sposobnosti, uključujući pažnju, radnu memoriju i izvršnu funkciju. Stoga u ranoj fazi razvoja Parkinsonove bolesti mogu postojati simptomi gubitka pamćenja, koji će se postepeno pogoršavati.

Drugo, trebali bismo razumjeti kako održavati dobro pamćenje. Iako Parkinsonova bolest može biti zabrinjavajuća, postoje načini na koje možemo pomoći u održavanju dobrog pamćenja. Na primjer, mjere kao što su dobar san, uravnotežena prehrana, umjereno vježbanje i stalno učenje novih stvari mogu nam pomoći da održimo dobro pamćenje. Osim toga, pokazalo se da je socijalizacija i dobar kognitivni trening koji promovira redovitu obuku neuroloških funkcija mozga.

Konačno, trebamo zadržati pozitivan stav. Iako Parkinsonova bolest može utjecati na fizičku i kognitivu funkciju osobe, ne bismo smjeli dozvoliti da ona postane glavni fokus naših života. Umjesto toga, uvijek bismo trebali održavati pozitivan stav i da nam dani budu ispunjeniji i puni ljubavi.

Ukratko, Parkinsonova bolest je povezana s pamćenjem, ali nekim mjerama i metodama možemo pomoći u održavanju dobrog pamćenja. Osim toga, trebali bismo zadržati pozitivan stav kako bismo se bolje nosili s raznim izazovima. Sa ove tačke gledišta, moramo poboljšati svoje pamćenje. Cistanche može značajno poboljšati pamćenje, jer Cistanche može regulisati i ravnotežu neurotransmitera, kao što je povećanje nivoa acetilholina i faktora rasta, koji su veoma važni za pamćenje i učenje. Osim toga, meso također može poboljšati protok krvi i potaknuti isporuku kisika, što može osigurati da mozak dobije dovoljno hrane i energije, čime se poboljšava vitalnost i izdržljivost mozga.

Kliknite znati suplemente za jačanje pamćenja

Od šest testiranih SNP-a, identifikovali smo samo rs708727 kao povezan sa povećanim rizikom od pojave PD kod Slovaka. Manji alel (A) u rs708727 je povezan sa PD u dominantnim i potpuno naddominantnim genetskim modelima (ORD=1.36 (1.05–1.77), p=0.02 i ORCOD {{11 }}.34 (1.04–1.72), p=0.02). Nadalje, genotipski triplet GG(rs708727) + AG(rs823156) + CC(rs61822602) može biti klinički relevantan uprkos tome što pokazuje srednju (h Veću ili jednaku 0,5) razliku u veličini (h=0.522) između PD i kontrolne populacije.

RandomForest modeliranje je utvrdilo da je moć testiranih SNP-ova za razlikovanje između pacijenata sa PD i kontrola u suštini nula. Identificirana povezanost rs708727 s PD u slovačkoj populaciji navodi nas na hipotezu da je ovaj polimorfizam A1, koji je uključen u epigenetsku regulaciju ekspresije AD povezanog gena PM20D1, također uključen u patobiologiju PD (ili univerzalno u neurodegeneraciji). kroz isti ili sličan mehanizam kao u AD.

Ključne riječi:

Parkinsonova bolest; Alchajmerova bolest; PARK16; Na+/Mg2+ izmjenjivač; SLC41A1; polimorfizam jednog nukleotida.

1. Uvod

Uloga homeostaze magnezijuma (Mg) (MgH) u patofiziologiji Parkinsonove bolesti (PD) je predmet stalnih istraživanja i debata. Širok spektar delovanja Mg u ćelijskoj fiziologiji i na nivou organizma potkrepljuje pretpostavku da poremećeni MgH doprinosi degenerativnim procesima povezanim sa PD.

Magnezijum je neophodan za ćelijsku energiju [1,2]. Potreban je za proizvodnju ATP-a, stabilizaciju njegove strukture i biološke aktivnosti [1–3]. Sve u svemu, ometa mitohondrijalnu homeostazu (MH) na različitim nivoima, od strukturne organizacije mitohondrija do različitih procesa mitohondrijalnog disanja [1–6].

Blisku vezu između MgH i MH ilustruju mitohondrije koje služe kao glavni rezervoar Mg2+ u ćeliji [7]. Nadalje, Mg ima anti-apoptotička, pro-proliferativna svojstva i svojstva za rast, a sastojci Mg homeostatske mašinerije ometaju ćelijsku Akt/PKB i Erk1/2 signalizaciju za preživljavanje [8–10].

Neurodegenerativne bolesti, uključujući PD, karakteriziraju se na ćelijskom nivou oštećenjem MH i energetske stabilnosti ćelije koje su prvenstveno rezultat aberantne mitofagije, upravljanja ER-stresom, retromerne funkcije, ubikvitinacije i susjednog prometa proteina, odnosno procesa koji se čvrsto povezane u normalnim fiziološkim uslovima [11–13].

Uloga Mg u ovim procesima je samo marginalno shvaćena. Ipak, poznato je da su i citoplazmatski bazen (osiguran prvenstveno koenzimom TRPM7) i intramitohondrijski/matriksni bazen (osiguran supravodljivim Mg2+ jonskim kanalom Mrs2) Mg2+ posebno važni za održavanje membranskog potencijala na unutrašnjoj mitohondrijalnoj membrani (∆ψm) [2,4–6].

Bilo koja kap matriksa [Mg2+} koja se može pripisati Mg-gladovanju ćelija, ili disfunkciji Mrs2, izaziva depolarizaciju koja dalje pokreće mitofagiju [14]. Nedavno su Zhao i kolege pokazali da visoka razina glukoze izaziva pad unutarćelijskog [Mg2+] praćenog indukcijom mitofagije u hFOB1.19 ćelijama (uslovno besmrtni fetalni osteoblasti, ATCC CRL-11372™) [ 15].

Koncentracije Mg2+ u citoplazmi i, indirektno, intraorganeli (mitohondrijski, ER, Golgi) zavise od Mg2+ transportera, koji čine transportni krug Mg2+ u citoplazmatska membrana [6]. Ovi transporteri su kako slijedi: (1) koenzim TRPM7, glavni ulazni prolaz Mg2+ u ćeliji, i (2) Na+/Mg2+ izmjenjivač (NME) SLC41A1 (dalje naveden kao A1) , glavni ćelijski prolaz Mg2+ efluksa [6,16,17].

Zaista, Cornellova grupa je pretpostavila da objavljeni epidemiološki podaci "podržavaju mogućnost da bi mutacije u genima relevantnim za MgH promijenile rizik od PD", ali zahtijevaju "dublju genetsku analizu pacijenata s PD" za potvrdu da SLC41A1 (dalje naveden kao A1) i TRPM7 su među ovim genima [18].

O mogućem uključivanju NME A1 u nastanak i napredovanje PD, Tucci i kolege su identificirali dvije nove varijante kodiranja gena koji su iz PARK16 lokusa i koji su prisutni samo u PD kohorti, naime RAB7L1 (c.470A > G ; p.K157R) i A1 (c.1049C > T, str.A350V) [19]. Bivša grupa Koliseka je okarakterisala A1 c.1049C > T kao pojačanje mutacije funkcije koja rezultira "pojačanim efluksom Mg2+- sprovedenom A1 varijantom p.A350V", što bi dugoročno moglo dovesti do "hronični intracelularni nedostatak Mg{16}}, stanje koje se nalazi u različitim regijama mozga pacijenata sa PD i koje pogoršava procese koji izazivaju oštećenje neurona" [20].

Lin et al. su naknadno identificirali rijetku varijantu gubitka funkcije A1 p.R244H u skupini od 80 pacijenata s dijagnozom PD s ranim početkom [21]. Mehanizam koji stoji iza gubitka funkcije A1 je stvar nagađanja, iako su Tatarkova i kolege nedavno dali podatke koji jasno pokazuju da "prisustvo ili odsustvo, a time i funkcionalnost, A1 utiče na mitohondrijalne procese uključene u proizvodnju energije" [ 1]. Štaviše, Li i kolege su nedavno povezali A1 varijantu p.R285Q sa PD [22].

Daljnje eksperimentalne dokaze o mogućem uključivanju A1 u PD pružili su Lin i saradnici koji su pokazali da Mg sulfat (MgSO4) možda štiti SH-SY5Y ćelije od neurotoksičnosti 6-hidroksidopamina (6-OHDA ) [23]. Dodatno su pokazali da 6-OHDA smanjuje ekspresiju A1 (i drugih magnezijotropnih gena) u 6-OHDA-tretiranim SH-SY5Y ćelijama, te da MgSO4 može preokrenuti njegov pad [23]. Ista grupa je također pružila podatke koji otkrivaju da, u modelu PD štakora, 6-OHDA mijenja ekspresiju A1/A1 (i na nivou RNK i na nivou proteina), te da je stepen ove promjene osjetljiv na [ MgSO4] [23].

PARK16 lokus se sastoji od pet gena, odnosno SLC45A3, NUCKS1, RAB7L1, A1 i PM20D1 [24]. Na njegovu ulogu u podložnosti PD-u ukazivale su brojne studije asocijacije na cijelom genomu (GWAS) i studije kontrole slučaja. Tri polimorfizma jednog nukleotida A1 (SNP(s)) su opsežno proučavana u pogledu njihove povezanosti sa PD.

Pokazalo se da glavni G alel polimorfizma A1 rs11240569 (za karakteristike vidi tabelu 1) Han kohorte u Kini smanjuje rizik od idiopatskog PD, pri čemu ljudi koji imaju genotip GG i AG pokazuju smanjeni rizik u poređenju sa onima koji imaju AA genotip [25]. Sličan ishod je dobiven u studiji provedenoj s iranskom kohortom [26].

Još jedan A1 SNP, rs708727 (Tabela 1), proučavan je u kohorti UK, ali nije pronađena nikakva povezanost između ovog SNP-a i PD-a [19]. Međutim, ovaj SNP je povezan s Alchajmerovom bolešću (AD) [27].

O PD, rs823156 (Tabela 1), vjerovatno je najintenzivnije proučavan, ali je i najkontroverzniji među A1 SNP-ovima. Ovaj SNP je povezan s PD u kohortama iz kontinentalne Kine [28], Japana [29] i Koreje [30], ali ne i u kohortama iz istočne Kine [31], sjevera Španjolske [32] i Malezije [33]. ]. Bai i kolege su predvidjeli, prateći in silico analize, da rs823156 kao nekodirajuća varijanta A1 "može utjecati na rizik od PD mijenjajući sposobnost gena za vezivanje faktora transkripcije" [34].

Prethodno objavljeni rad je pokazao da ćelije regulišu obim efluksa Mg2+ preko A1 na nivou proteina i nivou transkripcije [17,20,35,36]. Međutim, količina informacija o organizaciji promotora A1 i njegovom kapacitetu za vezivanje transkripcije je prilično oskudna [34].

Godine 2019. objavili smo studiju koja pokazuje da tri gore spomenuta A1 SNP-a nisu povezana s bilo kakvom sklonošću prema PD u slovačkoj populaciji, što je pokazano pomoću frekventističke statistike i mašinskog učenja [37]. Glavno ograničenje te studije moglo bi biti relativno mali broj učesnika u PD (150) i kontrolnoj (120) kohorti.

Stoga je cilj ove studije bio dvojak, kako slijedi: (1) razjasniti svaku moguću povezanost rs11240569, rs708727 i rs823156 u većoj grupi pacijenata sa PD (150 + 358) i kontrolnih probanda ({{5 }}), i (2) da se sekvencionira promotorski region A1 u podkohorti PD uzoraka da se identifikuju bilo koji mogući SNP unutar regiona promotora i da se ispita njihova moguća povezanost sa PD.

2. Rezultati

2.1. Sekvenciranje regiona promotora SLC41A1

Sangerova sekvencijalna analiza i analiza sekvenci obavljena je u podkohorti od 96 pacijenata sa PD (svi iz PD centra u Martinu). Proučavan je fragment regiona promotora A1, koji se proteže od pozicije 205,814,626 do 205,812,988 na hromozomu jedan. Slijed fragmenta je odabran prema bazi podataka Genecopoeia [www.genecopoeia.com/product/search/view_seq_promoter.php?cid=&type{{12} }promoter&prod{13}}id=HPRM53412 (pristupljeno 2. maja 2018.)].

Organizacija gena A1 i njegovih promotorskih/regulatornih sekvenci je prikazana na Slici 1. Sekvenciranje je omogućilo identifikaciju sljedeća četiri SNP-a u A1 promotorskoj regiji: rs9438393, rs56152218, rs61822602 i rs144056491 (Slika 1). Zatim smo koristili RFLP strategiju da ispitamo rs9438393 (ograničenje sa Hpy166II), rs56152218 (ograničenje sa NIaIII) i rs61822602 (ograničenje sa BmrI) u podgrupi od 100 kontrolnih uzoraka. SNP rs144056491 nije ispitivan u kontrolnoj grupi zbog nedostatka odgovarajućeg restriktivnog enzima.

ConSite [38] (Tablica 2), web-bazirani alat za pronalaženje cis-regulatornih elemenata u genomskim sekvencama, korišten je da se ispita da li varijantni (manji) alel za svaki od četiri gore spomenuta SNP-a mijenja profil vezivanja TF-a. A1 promoter renderovanjem novog TF-vezujućeg sajta ili brisanjem postojećeg. Kao ulaz, koristili smo sekvence duge 33 bp, jednu sa referentnim (glavnim) alelom, a drugu sa varijantnim (minornim) alelom za svaki SNP, respektivno.

Na rs144056491, koji se nalazi unutar mesta vezivanja transkripcionog faktora p50, i glavni alel (C) i manji alel (-, CC, CCC) verovatno dozvoljavaju vezivanje ovog transkripcionog faktora (Slika 1). Prisustvo glavnog alela (A) na rs9438393 može dozvoliti vezivanje faktora transkripcije FREAC-4 (Tabela 2, Slika 1). Međutim, ako je manji alel (G) prisutan, tada FREAC-4 vezujuće mjesto više ne prepoznaje softver za predviđanje TF-vezivanja. Na istom SNP-u, manji alel pretpostavlja se da dozvoljava vezivanje SP1, što nije slučaj u prisustvu glavnog alela (Tabela 2, Slika 1).

Glavni alel (T) na rs56152218 navodno dozvoljava vezivanje Gata2, ali prema predviđanju, to neće biti slučaj u prisustvu sporednog alela (C). S druge strane, YY1 može vezati manju C-alelnu varijantu, ali ne i glavnu T-alelnu varijantu (Tabela 2, Slika 1). Prema in silico predviđanju, SNP rs61822602 se ne nalazi ni u jednoj sekvenci vezivanja TF (Tabela 2, Slika 1).

Slika 1. Organizacija gena A1 uključujući susjedni uzvodni 50UTR. Prema Ensembl transkriptu: SLC41A1-201 ENST00000367137.4, ovaj gen se nalazi na hromozomu 1 i sastoji se od 11 egzona. Ekson 1 predstavlja 50UTR (netranslated region), a egzon 2 sadrži dio ovog 50UTR. 3 0UTR je uključen u ekson 11. U našoj prethodnoj studiji proučavali smo tri SNP-a (varijante sa jednim nukleotidom), odnosno rs11240569, rs708727 i rs823156 u A1 [37]. U ovom radu analizirali smo sekvencu (dužine 1638 bp) koja se nalazi uzvodno od ovog gena.

Ova sekvenca pokriva 50 uzvodnu sekvencu i, djelimično, egzon 1. Prema UCSC pretraživaču genoma [39], sekvenca je regulatorna regija predstavljena CpG ostrvima (zeleni pravougaonik). Potpis sličan promotoru (EH38E1415811) i proksimalni potpis sličan pojačivaču (EH38E14112) (crveni i narandžasti pravougaonik, respektivno) su opisani u ovoj regiji.

Identifikovali smo četiri SNP-a (rs144056491, rs61822602, rs56152218 i rs9438393) u ovoj sekvenci. Na rs144056491, pretraga unutar referentne sekvence, a zatim u sekvenci sa varijantom, rezultirala je identifikacijom mjesta vezivanja za faktor transkripcije p50. Na rs9438393, pretraga je rezultirala identifikacijom vezujućeg mjesta za faktor transkripcije FREAC-4 (alel A). Međutim, nije otkriveno mjesto vezivanja u varijantnoj sekvenci (G alel). Na istom SNP-u, alel G dozvoljava vezivanje SP1. Kod rs56152218, dominantni alel T omogućava vezivanje Gata2, a manji alel YY1.

For more information:1950477648nn@gmail.com