SNP Rs708727 związany z chorobą Alzheimera w SLC41A1 może zwiększać ryzyko choroby Parkinsona: raport z rozszerzonego badania słowackiego, część 1

Abstrakcyjny:

SLC41A1 (A1) SNP rs11240569 i rs823156 są powiązane ze zmienionym ryzykiem choroby Parkinsona (PD), głównie w populacjach azjatyckich, a rs708727 powiązano z chorobą Alzheimera (AD). W tym badaniu zbadaliśmy potencjalne powiązanie trzech wyżej wymienionych SNP oraz rs9438393, rs56152218 i rs61822602 (wszystkie trzy leżące w regionie promotora A1) z PD w populacji słowackiej.

Choroba Parkinsona to zaburzenie neurologiczne, które często wpływa na zdolność poruszania się, jednak wiele osób może nie wiedzieć, że choroba Parkinsona może również wpływać na pamięć. Chociaż może to martwić niektórych ludzi, są rzeczy, które możemy zrobić, aby poprawić naszą pamięć i zachować zdrowie fizyczne i psychiczne.

Po pierwsze, zrozum związek między chorobą Parkinsona a pamięcią. Choroba Parkinsona niszczy przede wszystkim tkankę nerwową, zwłaszcza neurony dopaminowe, które są ważne dla koordynacji ruchowej organizmu. Jednocześnie neurony dopaminowe wpływają również na nasze zdolności poznawcze, w tym uwagę, pamięć roboczą i funkcje wykonawcze. Dlatego już we wczesnym stadium rozwoju choroby Parkinsona mogą wystąpić objawy utraty pamięci, które będą stopniowo się pogłębiać.

Po drugie, powinniśmy wiedzieć, jak zachować dobrą pamięć. Chociaż choroba Parkinsona może być niepokojąca, istnieją sposoby, które mogą pomóc w utrzymaniu dobrej pamięci. Na przykład takie środki, jak dobry sen, zbilansowana dieta, umiarkowane ćwiczenia i ciągłe uczenie się nowych rzeczy, mogą pomóc nam zachować dobrą pamięć. Ponadto wykazano również, że socjalizacja jest dobrym treningiem poznawczym, który promuje regularny trening funkcji neurologicznych mózgu.

Wreszcie powinniśmy zachować pozytywne nastawienie. Chociaż choroba Parkinsona może wpływać na funkcje fizyczne i poznawcze danej osoby, nie powinniśmy pozwalać, aby stała się ona głównym celem naszego życia. Zamiast tego powinniśmy zawsze utrzymywać pozytywne nastawienie i sprawić, aby nasze dni były jak najbardziej satysfakcjonujące i pełne miłości.

Krótko mówiąc, choroba Parkinsona jest powiązana z pamięcią, ale możemy pomóc w utrzymaniu dobrej pamięci, stosując pewne środki i metody. Ponadto powinniśmy także zachować pozytywne nastawienie, aby lepiej radzić sobie z różnymi wyzwaniami. Z tego punktu widzenia musimy poprawić naszą pamięć. Cistanche może znacznie poprawić pamięć, ponieważ Cistanche może również regulować równowagę neuroprzekaźników, takich jak zwiększenie poziomu acetylocholiny i czynników wzrostu, które są bardzo ważne dla pamięci i uczenia się. Ponadto mięso może również poprawić przepływ krwi i wspomagać dostarczanie tlenu, co może zapewnić mózgowi wystarczające odżywienie i energię, poprawiając w ten sposób witalność i wytrzymałość mózgu.

Kliknij Poznaj suplementy, aby zwiększyć pamięć

Spośród sześciu przetestowanych SNP zidentyfikowaliśmy tylko rs708727 jako powiązany ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia choroby Parkinsona u Słowaków. Allel drugorzędny (A) w rs708727 jest powiązany z chorobą Parkinsona w dominujących i całkowicie nadmiernie dominujących modelach genetycznych (ORD=1.36 (1,05–1,77), p=0.02 i ORCOD {{11 }}.34 (1,04–1,72), p.=0.02). Co więcej, genotypowa trójka GG(rs708727) + AG(rs823156) + CC(rs61822602) może być klinicznie istotna pomimo wykazania średniej (h większej lub równej 0,5) różnicy wielkości (h=0.522) pomiędzy PD i populacje kontrolne.

Modelowanie RandomForest wykazało, że siła testowanych SNP w rozróżnianiu pacjentów z ChP od osób z grupy kontrolnej wynosi zasadniczo zero. Zidentyfikowane powiązanie rs708727 z PD w populacji słowackiej prowadzi nas do hipotezy, że ten polimorfizm A1, który bierze udział w epigenetycznej regulacji ekspresji genu PM20D1 powiązanego z AD, jest również zaangażowany w patobiologię PD (lub powszechnie w neurodegenerację). poprzez ten sam lub podobny mechanizm jak w przypadku AD.

Słowa kluczowe:

Choroba Parkinsona; choroba Alzheimera; PARK16; wymiennik Na+/Mg2+; SLC41A1; polimorfizm pojedynczego nukleotydu.

1. Wstęp

Rola homeostazy magnezu (Mg) (MgH) w patofizjologii choroby Parkinsona (PD) jest przedmiotem ciągłych badań i debat. Szeroki zakres działania Mg w fizjologii komórkowej i na poziomie organizmu pozwala przypuszczać, że zaburzony MgH przyczynia się do procesów zwyrodnieniowych towarzyszących chorobie Parkinsona.

Magnez jest niezbędny dla energetyki komórkowej [1,2]. Jest niezbędny do produkcji ATP, stabilizacji jego struktury i aktywności biologicznej [1–3]. Ogólnie rzecz biorąc, zakłóca homeostazę mitochondriów (MH) na różnych poziomach, od organizacji strukturalnej mitochondriów po różne procesy oddychania mitochondrialnego [1–6].

Ścisły związek pomiędzy MgH i MH ilustruje także fakt, że mitochondria służą jako główny rezerwuar Mg2+ w komórce [7]. Ponadto Mg ma właściwości antyapoptotyczne, proproliferacyjne i prowzrostowe, a składniki maszynerii homeostatycznej Mg zakłócają komórkową sygnalizację proprzeżyciową Akt/PKB i Erk1/2 [8–10].

Choroby neurodegeneracyjne, w tym PD, charakteryzują się na poziomie komórkowym uszkodzeniem MH i stabilności energetycznej komórki, wynikające przede wszystkim z nieprawidłowej mitofagii, radzenia sobie ze stresem ER, funkcji retromerów, ubikwitynacji i przyległego obrotu białek, tj. ściśle połączone w normalnych warunkach fizjologicznych [11–13].

Rola Mg w tych procesach jest poznana jedynie marginalnie. Niemniej jednak wiadomo, że zarówno pula cytoplazmatyczna (zabezpieczona głównie przez koenzym TRPM7), jak i pula wewnątrzmitochondrialna/macierzowa (zabezpieczona przez nadprzewodzący kanał jonowy Mg2+ Mrs2) Mg2+ są szczególnie ważne dla utrzymanie potencjału błonowego na wewnętrznej błonie mitochondrialnej (∆ψm) [2,4–6].

Jakikolwiek spadek macierzy [Mg2+}, który można przypisać niedoborowi Mg w komórkach lub dysfunkcji Mrs2, indukuje depolaryzację, która dodatkowo wyzwala mitofagię [14]. Niedawno Zhao i współpracownicy wykazali, że wysoki poziom glukozy powoduje spadek wewnątrzkomórkowego [Mg2+], któremu towarzyszy indukcja mitofagii w komórkach hFOB1.19 (warunkowo unieśmiertelnione osteoblasty płodowe, ATCC CRL-11372™) [ 15].

Stężenia Mg2+ w cytoplazmie i pośrednio wewnątrz organelli (mitochondrialne, ER, Golgiego) zależą od transporterów Mg2+, które stanowią obwód transportowy Mg2+ błona cytoplazmatyczna [6]. Do transporterów tych należą: (1) koenzym TRPM7, główna komórkowa brama napływu Mg2+ i (2) wymiennik Na+/Mg2+ (NME) SLC41A1 (zwany dalej A1) , główna komórkowa brama wypływu Mg2+ [6,16,17].

Rzeczywiście, grupa Cornella postawiła hipotezę, że opublikowane dane epidemiologiczne „potwierdzają możliwość, że mutacje w genach istotnych dla MgH zmienią ryzyko PD”, ale uzasadniają „głębsze analizy genetyczne pacjentów z PD” w celu potwierdzenia, że ​​SLC41A1 (dalej określany jako A1) i TRPM7 należą do tych genów [18].

Jeśli chodzi o możliwy udział NME A1 w początku i postępie PD, Tucci i współpracownicy zidentyfikowali dwa nowe warianty kodujące genów pochodzących z locus PARK16 i obecnych tylko w kohorcie PD, mianowicie RAB7L1 (c.470A > G ; p.K157R) i A1 (c.1049C > T, p.A350V) [19]. Pierwsza grupa Koliseka scharakteryzowała A1 c.1049C > T jako mutację wzmacniającą funkcję skutkującą „zwiększonym wypływem Mg2+- prowadzonym przez wariant A1 p.A350V”, co w dłuższej perspektywie może prowadzić do „przewlekły wewnątrzkomórkowy niedobór Mg2+ -, stan występujący w różnych obszarach mózgu pacjentów z chorobą Parkinsona i zaostrzający procesy wywołujące uszkodzenie neuronów” [20].

Lin i in. następnie zidentyfikowali rzadki wariant utraty funkcji A1 p.R244H w kohorcie 80 pacjentów, u których zdiagnozowano PD o wczesnym początku [21]. Mechanizm odpowiedzialny za utratę funkcji A1 jest przedmiotem spekulacji, chociaż Tatarkova i współpracownicy przedstawili niedawno dane wyjaśniające, że „obecność lub brak, a tym samym funkcjonalność A1 wpływa na procesy mitochondrialne zaangażowane w produkcję energii” [ 1]. Co więcej, Li i współpracownicy niedawno powiązali wariant A1 p.R285Q z PD [22].

Lin i współpracownicy dostarczyli dalszych dowodów eksperymentalnych na możliwy udział A1 w chorobie Parkinsona, którzy wykazali, że siarczan Mg (MgSO4) prawdopodobnie chroni komórki SH-SY5Y przed neurotoksycznością 6-hydroksydopaminy (6-OHDA ) [23]. Wykazali dodatkowo, że 6-OHDA zmniejsza ekspresję A1 (i innych genów magnezjotropowych) w komórkach SH-SY5Y traktowanych 6-OHDA i że MgSO4 może odwrócić jej spadek [23]. Ta sama grupa dostarczyła również dane ujawniające, że w szczurzym modelu PD 6-OHDA zmienia ekspresję A1/A1 (zarówno na poziomie RNA, jak i białka) i że stopień tej zmiany zależy od [ MgSO4] [23].

Locus PARK16 obejmuje pięć genów, mianowicie SLC45A3, NUCKS1, RAB7L1, A1 i PM20D1 [24]. Jego rolę w podatności na chorobę Parkinsona wykazano w licznych badaniach asocjacyjnych obejmujących cały genom (GWAS) i badaniach kliniczno-kontrolnych. Trzy polimorfizmy pojedynczego nukleotydu A1 (SNP) zostały szeroko zbadane pod kątem ich związku z chorobą Parkinsona.

Wykazano, że główny allel G polimorfizmu A1 rs11240569 (charakterystyka patrz tabela 1) kohorty Han w Chinach zmniejsza ryzyko idiopatycznej choroby Parkinsona, przy czym ryzyko idiopatycznej choroby Parkinsona jest mniejsze u osób z genotypami GG i AG w porównaniu z osobami, które mają genotyp AA [25]. Podobny wynik uzyskano w badaniu przeprowadzonym w kohorcie irańskiej [26].

Inny SNP A1, rs708727 (tabela 1), badano w kohorcie w Wielkiej Brytanii, ale nie stwierdzono związku między tym SNP a PD [19]. Jednakże ten SNP powiązano z chorobą Alzheimera (AD) [27].

Informacje o PD, rs823156 (tabela 1), są prawdopodobnie najintensywniej badane, ale także najbardziej kontrowersyjne wśród SNP A1. Ten SNP powiązano z PD w kohortach z Chin kontynentalnych [28], Japonii [29] i Korei [30], ale nie w kohortach ze wschodnich Chin [31], północnej Hiszpanii [32] i Malezji [33]. ] Na podstawie analiz in silico Bai i współpracownicy przewidzieli, że rs823156 jako niekodujący wariant A1 „może wpływać na ryzyko choroby Parkinsona poprzez zmianę zdolności genów do wiązania czynników transkrypcyjnych” [34].

Z wcześniej opublikowanych prac wynika, że ​​komórki regulują stopień wypływu Mg2+ przez A1 na poziomie białek i na poziomie transkrypcji [17,20,35,36]. Jednakże ilość informacji na temat organizacji promotora A1 i jego zdolności wiązania transkrypcji jest raczej niewielka [34].

W 2019 roku opublikowaliśmy badanie wykazujące, że trzy wyżej wymienione SNP A1 nie są powiązane z żadną podatnością na chorobę Parkinsona w populacji słowackiej, co wykazano za pomocą statystyk częstości i uczenia maszynowego [37]. Głównym ograniczeniem tego badania mogła być stosunkowo mała liczba uczestników zarówno w kohorcie PD (150), jak i kontrolnej (120).

Dlatego też cel tego badania był dwojaki: (1) wyjaśnienie wszelkich możliwych powiązań rs11240569, rs708727 i rs823156 w większej grupie pacjentów z chorobą Parkinsona (150 + 358) i probantów z grupy kontrolnej ({{5 }}) oraz (2) sekwencjonowanie regionu promotora A1 w podkohorcie próbek PD w celu zidentyfikowania wszelkich możliwych SNP w regionie promotora i zbadania ich możliwego powiązania z PD.

2. Wyniki

2.1. Sekwencjonowanie regionu promotora SLC41A1

Przeprowadzono sekwencjonowanie i analizę sekwencji Sangera w podkohorcie 96 pacjentów z PD (wszyscy z Centrum PD w Martin). Badano fragment regionu promotora A1, rozciągający się od pozycji 205 814 626 do 205 812 988 na chromosomie pierwszym. Sekwencję fragmentu wybrano zgodnie z bazą danych Genecopoeia [www.genecopoeia.com/product/search/view_seq_promoter.php?cid=&type{{12} }promoter&prod_id=HPRM53412 (dostęp: 2 maja 2018 r.)].

Organizację genu A1 i jego sekwencje promotorowe/regulacyjne przedstawiono na ryc. 1. Sekwencjonowanie umożliwiło identyfikację następujących czterech SNP w regionie promotora A1: rs9438393, rs56152218, rs61822602 i rs144056491 (ryc. 1). Następnie wykorzystaliśmy strategię RFLP do zbadania rs9438393 (ograniczenie za pomocą Hpy166II), rs56152218 (ograniczenie za pomocą NIaIII) i rs61822602 (ograniczenie za pomocą BmrI) w podgrupie 100 próbek kontrolnych. W grupie kontrolnej nie badano SNP rs144056491 ze względu na brak odpowiedniego enzymu restrykcyjnego.

ConSite [38] (Tabela 2), narzędzie internetowe do wyszukiwania elementów cis-regulacyjnych w sekwencjach genomowych, wykorzystano do zbadania, czy wariant (mniejszy) allel każdego z czterech wyżej wymienionych SNP zmienił profil wiązania TF promotor A1, renderując nowe miejsce wiążące TF lub usuwając istniejące. Jako dane wejściowe użyliśmy sekwencji o długości 33 bp, jednej z allelem referencyjnym (głównym), a drugiej z allelem wariantowym (podrzędnym) dla każdego SNP.

W rs144056491, który znajduje się w miejscu wiązania czynnika transkrypcyjnego p50, zarówno allel główny (C), jak i allel mniejszy (-, CC, CCC) prawdopodobnie umożliwiają wiązanie tego czynnika transkrypcyjnego (Figura 1). Obecność głównego allelu (A) w rs9438393 może pozwolić na wiązanie czynnika transkrypcyjnego FREAC-4 (Tabela 2, Ryc. 1). Jeśli jednak obecny jest allel drugorzędny (G), wówczas miejsce wiązania FREAC-4 nie jest już rozpoznawane przez oprogramowanie do przewidywania wiązania TF. W tym samym SNP allel mniejszy przypuszczalnie umożliwia wiązanie SP1, co nie ma miejsca w przypadku allelu głównego (Tabela 2, Ryc. 1).

Allel główny (T) w rs56152218 przypuszczalnie umożliwia wiązanie Gata2, ale zgodnie z przewidywaniami nie będzie tak w przypadku allelu mniejszego (C). Z drugiej strony YY1 może wiązać mniejszy wariant C-allelowy, ale nie główny wariant T-allelowy (Tabela 2, Ryc. 1). Zgodnie z przewidywaniami in silico, SNP rs61822602 nie jest zlokalizowany w żadnej sekwencji wiążącej TF (Tabela 2, Figura 1).

Rycina 1. Organizacja genów A1, w tym sąsiadujący 50UTR w górę. Według Ensembl Transcript: SLC41A1-201 ENST00000367137.4 gen ten znajduje się na chromosomie 1 i składa się z 11 eksonów. Ekson 1 reprezentuje 50UTR (region nie podlegający translacji), a ekson 2 zawiera część tego 50UTR. 3 0UTR znajduje się w eksonie 11. W naszym poprzednim badaniu badaliśmy trzy SNP (warianty pojedynczego nukleotydu), a mianowicie rs11240569, rs708727 i rs823156 w A1 [37]. W tej pracy przeanalizowaliśmy sekwencję (długość 1638 bp) zlokalizowaną powyżej tego genu.

Sekwencja ta obejmuje sekwencję powyżej i częściowo ekson 1. Według przeglądarki genomu UCSC [39] sekwencja jest regionem regulacyjnym reprezentowanym przez wyspy CpG (zielony prostokąt). W tym obszarze opisano sygnaturę przypominającą promotor (EH38E1415811) i sygnaturę podobną do wzmacniacza proksymalnego (EH38E14112) (odpowiednio czerwony i pomarańczowy prostokąt).

Zidentyfikowaliśmy cztery SNP (rs144056491, rs61822602, rs56152218 i rs9438393) w tej sekwencji. W rs144056491 przeszukanie sekwencji referencyjnej, a następnie sekwencji z wariantem doprowadziło do identyfikacji miejsca wiązania dla czynnika transkrypcyjnego p50. W rs9438393 poszukiwania zaowocowały identyfikacją miejsca wiązania dla czynnika transkrypcyjnego FREAC-4 (allel A). Jednakże nie wykryto miejsca wiązania w sekwencji wariantu (allel G). W tym samym SNP allel G umożliwia wiązanie SP1. W rs56152218 dominujący allel T umożliwia wiązanie Gata2, a mniejszy allel YY1.

For more information:1950477648nn@gmail.com