Odkrywanie funkcji wariantów FTO

Indeks masy ciała (BMI), który jest złożoną cechą o wysokiej odziedziczalności, jest klinicznie istotnym odpowiednikiem dla otyłości.1 Badania asocjacyjne genomewidu zidentyfikowały prawie 10 000 polimorfizmów genetycznych w wariantach pojedynczych nukleotydów (SNV) związanych z różnymi ludzkimi zaburzeniami i cechami . Jednak około 90% tych wariantów znajduje się w regionach genomowych, które nie mapują się do regionów kodujących, a zatem nie wpływają bezpośrednio na syntezę lub translację białka.2 Jednak loci związane z ryzykiem zawierające warianty niekodujące mogą zmieniać ekspresję genu poprzez modulowanie aktywności sąsiadujących elementów cis-regulatorowych – to jest niekodujących sekwencji DNA w lub w pobliżu genu, które mogą modyfikować ekspresję tego genu. Kluczową kwestią jest określenie, w jaki sposób te elementy mogą być zaangażowane w mechanizmy otyłości. W dużych badaniach powiązań genomewidu najsilniejszym sygnałem genetycznym dla BMI był locus FTO.3 Osiemdziesiąt dziewięć wariantów genetycznych w intronach i 2 FTO zostało powiązanych z BMI, ale sekwencja nukleotydowa i jej funkcja były nieuchwytne. Claussnitzer i współpracownicy wykorzystali szereg technik genomicznych, w tym edycję genów pojedynczych nukleotydów ludzkich adipocytów, w celu identyfikacji wariantu przyczynowego FTO, jego wyższego regulatora i jego dalszych genów docelowych. 4 Co ważne, ich odkrycia, opublikowane w Dzienniku, zapewniają Przypuszczalny mechanizm, w którym polimorficzne różnice w niekodujących sekwencjach nukleotydowych zmieniają podstawową funkcję ludzkich adipocytów od przechowywania substratu do wykorzystania paliwa przez ulepszoną termogenezę.
Adipocyty mogą zarówno magazynować, jak i utleniać kwasy tłuszczowe dla energii. Po ekspozycji na dietę wysokotłuszczową, adipocyty w białej tkance tłuszczowej przechowują paliwo w postaci trójglicerydów do późniejszego użycia. W przeciwieństwie do tego, brązowe adipocyty w obszarach międzyłopatkowych niemowląt, młodych dorosłych i niektórych starszych osób wytwarzają ciepło raczej niż ATP poprzez wykorzystanie białka rozprzęgającego (UCP1) .5 Trzeci rodzaj tkanki tłuszczowej, często nazywany beżem , brite , Lub podobny do brązowego tłuszcz znajduje się w niektórych białych magazynach tkanki tłuszczowej. Beżowe adipocyty ekspresjonują białko UCP1 pod wpływem aktywacji ?-adrenergicznej i mają właściwości termogeniczne6. Postawiono hipotezę, że osoby otyłe mają mniej adipocytów beżowych, a zatem są przygotowane do przybierania na diecie wysokotłuszczowej. W związku z tym, nowsze podejścia farmakologiczne do leczenia otyłości obejmują wysiłki mające na celu promowanie międzykomórkowej brązowej funkcji tłuszczowej lub wywoływanie termogenezy w komórkach w białych magazynach tkanki tłuszczowej.
Claussnitzer i in. zaproponować, że niekodujące warianty w FTO wpływają na pojemność termogeniczną beżowych komórek, co powoduje fenotypowe różnice w BMI i wspierają ich hipotezę kilkoma liniami dowodowymi. Identyfikują duży region wzmacniacza w locus FTO adipocytów, który ma kontrolę dalekiego zasięgu (1,2-Mb) nad dwoma genami regulującymi homeoboks, IRX3 i IRX5, i demonstruje autonomiczne dla komórek działanie tych genów za pomocą genetycznego knockdown IRX3 i IRX5 do przywrócenia termogenezy w adipocytach od osób z wysokim ryzykiem genetycznym otyłości. Przeciwnie, nadekspresja tych białek w adipocytach od osób bez tego ryzyka genetycznego spowodowała obniżoną funkcję mitochondriów i termogenezę. Autorzy następnie wykazują, że genetycznie modyfikowane myszy z dominującymi negatywnymi allelami Irx3 w adipocytach, ale nie w podwzgórzu, zwiększają wydatek energetyczny i nie przybierają na wadze na diecie wysokotłuszczowej. Ponadto, identyfikują przyczynową SNV dla aktywności wzmacniacza, rs1421085, w FTO i jego represorze, ARID5B, genie silnie eksprymowanym w adipocytach. Stwierdzono, że adipocyty osób z allelem ryzyka rs1421085 mają utratę represji ARX5B dla IRX3. Co więcej, edycja genomu przez podstawienie nukleotydów w przyczynowym SNV przy pomocy technologii CRISPR-Cas9 przekształciła allele nie podlegające ryzyku w allele ryzyka, wraz z powiązanymi fenotypowymi zmianami w funkcjonowaniu mitochondriów. Wreszcie, uratowanie genotypu ryzyka z użyciem edycji nukleotydów (ratowanie C-to-T) zmniejszyło ekspresję lipidowych markerów do przechowywania i lipidów, z wyraźnym wzrostem termogenezy.
Ta praca ma kilka implikacji, aczkolwiek z pewnymi zastrzeżeniami. Po pierwsze, dzięki obecnym narzędziom molekularnym możliwe jest testowanie funkcjonalności niekodujących SNV i ich interakcji ze wzmacniaczami i represorami, a także testowanie, w jaki sposób polimorfizmy w SNV odnoszą się do chorób przewlekłych. Po drugie, wyniki potwierdzają wcześniejsze badania in vitro i in vivo wskazujące, że brązowienie białej tkanki tłuszczowej ma znaczenie fizjologiczne i że zaburzenia funkcji mitochondriów i brązowy tłuszcz mogą odg
[podobne: poradnia psychologiczna, stomatologia dziecięca, kardiologia kielce ]