数据解读

 数据解读     |      2020-02-11

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科学家发现与Ⅱ型糖尿病相关新遗传变异 本周《自然遗传学》上的两项研究发现了与Ⅱ型糖尿病和血糖特性相关的数个遗传变异。Mark McCarthy等人对34840名Ⅱ型糖尿病患者以及114981名对照个体进行了大规模的基因关联分析,找到了10个与Ⅱ型糖尿病易感性相关的新基因区域,此前已有56个基因座被发现。他们分析认为,糖尿病的发病机制与包含细胞周期调控在内的有关信号通路、脂肪细胞因子蛋白信号以及CREB结合蛋白的相关转录有密切关系。Ines Barroso等人则对多达133010名祖先为欧洲血统且未曾患有糖尿病的个体的血糖特征进行了大规模基因关联分析。他们找到了一些血糖特征的41个新基因关联,这些血糖特征包括葡萄糖、胰岛素的快速富集以及口服葡萄糖测试两小时后的葡萄糖富集。至此,与血糖特征有关的基因区域增至53个,此外,研究人员还发现其中有33个与II型糖尿病风险增加相关。更多阅读《自然遗传学》发表论文摘要

糖尿病患者体内发现新基因变异 一国际研究小组最近在Ⅱ型糖尿病患者体内发现了一种新的基因变异。与以往发现的几种与Ⅱ型糖尿病有关的基因变异不同,该变异不会影响人体内胰岛素的分泌,只会降低人体肌肉细胞利用胰岛素的能力。此发现为科学家开发治疗糖尿病新法提供了一个新的标靶。相关研究成果刊发在9月6日的《自然遗传学》杂志上。Ⅱ型糖尿病患者会遇到体内胰岛素产生不足或肌肉、肝脏及脂肪中细胞对胰岛素产生抗性等问题。没有足够的胰岛素,或者不能正常利用胰岛素,细胞就无法从血液中获取葡萄糖并将其转化为能量。但对于是何种遗传因素导致Ⅱ型糖尿病人体内对胰岛素产生抗性,科学家们一直没有找到明确答案。为了找到导致胰岛素抗性的基因变异,来自英国伦敦帝国理工学院、加拿大麦吉尔大学、法国科学研究中心以及丹麦哥本哈根大学的科学家组成的一个国际研究小组,对超过1.4万个人的遗传标记进行了多级联合研究。首先,研究小组研究了1376名法国人的全基因组数据,确定了16360个与Ⅱ型糖尿病相关的单核苷酸多态性(snp),即基因变异;接着,他们对4977名法国人体内的这些基因变异进行了研究;随后,研究小组选择了28个最紧密相关的单核苷酸多态性,针对7698名丹麦人进行了分析研究,最后确定了4个与Ⅱ型糖尿病强烈相关的基因变异。在这4个基因变异中,最重要的变异位于胰岛素受体底物-1基因附近。IRS1基因会使蛋白质在胰岛素的作用下告诉细胞从血液中获取葡萄糖。研究人员认为,正是该种基因变异中断了这个过程,削弱了细胞从葡萄糖中获取能量的能力。该研究论文的作者之一、伦敦帝国理工学院的菲利普弗洛格尔教授指出,这是第一次发现基因证据,表明肌肉中的胰岛素作用缺陷会导致糖尿病。肌肉组织比其他组织更需要利用葡萄糖,以产生更多的能量。该发现为研究糖尿病新药提供了新的直接标靶,有助于科学家们开发出新方法,改进胰岛素的工作方式,以帮助Ⅱ型糖尿病患者。更多阅读《自然遗传学》发表论文摘要

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根据eLife发表的研究结果,这种基因变异在烹饪和农业普及后变得越来越普遍,现在可能有助于人们避免糖尿病。

只需要人类基因组的2%即可编码所有能够产生细胞功能的蛋白质 - 从产生能量到修复组织 - 都是可能的。

该研究的主要作者,伦敦大学学院(UCL Biosciences)主任弗朗西斯布罗德斯基教授说:我们发现人们的身体如何有效控制血糖水平,这是因为改变饮食似乎是由进化过程引起的。

那么其他98%的人呢?

研究人员正在研究CLTCL1基因,该基因指导CHC22蛋白的产生,该蛋白在调节我们的脂肪和肌肉细胞中的葡萄糖转运蛋白中起关键作用。

这种所谓的非编码DNA的很大一部分控制基因的表达,打开和关闭它们。这一规定至关重要,因为每个细胞都有相同的DNA。

在人们进食后,激素胰岛素通过释放转运蛋白以从血液中去除葡萄糖,将其带入肌肉和脂肪组织,从而对更高水平的血糖起反应。在两餐之间,在CHC22蛋白的帮助下,葡萄糖转运蛋白保留在肌肉和脂肪内,因此一些血糖将继续循环。

换句话说,使肌肉细胞与脑细胞不同的唯一因素是哪些基因被激活。

该研究小组由群体遗传学,进化生物学,古代DNA和细胞生物学专家组成,分析人类基因组以及其他61个物种的基因组,以了解生成CHC22的基因在整个进化史中是如何变化的。

这就是为什么密歇根大学的科学家们正在使用复杂的计算方法来研究非编码DNA中的遗传变异如何增加人们对某些疾病(如糖尿病和癌症)的易感性。

在人类中,通过观察来自全球1000个基因组项目的2,504人的基因组,他们发现许多种族群体中几乎一半的人都有变异基因产生的CHC22变异,随着人们的发展变得更加普遍。烹饪和农业。

在遗传学杂志的一篇新论文中,他们比较了过去几年中已经确定的五种类型的监管区域,以便弄清楚这些区域在不同类型的细胞中的表现。

研究人员还研究了古代人类的基因组,并发现新的变种在古代和现代农业种群中比在狩猎采集者中更常见,这表明增加碳水化合物的消耗可能是推动遗传适应的选择性力量。

当人们试图研究基因调控是如何发生的时候,他们会通过测序来研究不同的表观基因组信息,试图了解分子谱,主要作者Arushi Varshney博士说。人类遗传学的候选人。

通过研究细胞,研究人员发现,较新的CHC22变体不太有效地将葡萄糖转运蛋白保持在两餐之间的肌肉和脂肪中,这意味着转运蛋白可以更容易地从血液中清除葡萄糖。因此,具有较新变体的人将具有较低的血糖。

表观基因组学是指由DNA序列以外的因子引起的基因组织的变化。

这种遗传变异的老版本可能会对我们的祖先有所帮助,因为它会在禁食期间帮助维持更高水平的血糖,在我们没有这么容易获取碳水化合物的时候,这会有帮助我们发展我们的大脑,第一作者Matteo Fumagalli博士说,他在伦敦大学学院伦敦帝国理工学院开始这项研究之前。

例如,研究人员最近发现,与疾病相关的遗传变异 - 使我们独特的DNA的轻微变异

近年来,由于我们的高碳水化合物饮食经常为我们提供过多的糖,新的变种可能是有利的,Fumagalli博士补充说。

  • 倾向于位于基因组中作为基因调控元件的区域,称为增强子和启动子。

研究人员表示,尽管这种遗传变异在糖尿病的发展中没有直接作用,但是使用较老的变异体可能会使人更容易患上糖尿病,并且还可能加剧糖尿病患者的胰岛素抵抗。

增强子提高了基因的转录速度,就像汽车中的加速器一样,启动子启动基因的转录,就像汽车点火一样。

布罗德斯基教授补充说:患有较老变种的人可能需要更加小心摄入他们的碳水化合物,但需要更多的研究来了解我们发现的遗传变异如何影响我们的生理学。

有许多论文出现,描述了不同类别的基因调控元件,目前还不清楚它们是如何相关的,计算医学和生物信息学与人类遗传学助理教授斯蒂芬帕克博士解释道。

共同作者马克托马斯教授(UCL遗传学,进化与环境)补充说:我们的分析强烈表明,我们已经找到另一个例子,说明饮食习惯的史前变化如何影响人类的进化。了解我们如何适应这些变化并不是只告诉我们过去为什么人们生活或死亡,但也有助于我们更好地了解今天的饮食,健康和疾病之间的关系。

我们的论文是第一个真正比较它们的论文,帕克说。其中一个问题是它们在不同的细胞类型中都是不同的,并且表现不同。

然而,UM团队还发现,更多细胞类型特异性增强子中的遗传变异对其靶基因的影响相对较小。对于那些正在比较数千人的基因组以寻找与疾病特征相关的遗传变异的科学家来说,这可能会给人们带来麻烦。

UM作者认为,这些基因对于细胞功能非常重要,因此它们的转录在正常条件下受到严格调控。

这意味着我们需要非常大的样本量才能看到效果,帕克说。

另一个意外的发现可能最终解释了监管要素中的遗传变异如何使疾病更有可能

Varshney,Parker和他们的同事认为,细胞特异性的增强子和启动子 - 意味着它们在某些类型的细胞中具有更大的作用 - 可以使转录更容易在某些环境条件下发生。

他们似乎通过制造细胞的染色质来实现这一目标,染色质是DNA在细胞核内包裹的致密蛋白分子,更容易获得。

作为本研究的下一步,我们认为应该考虑特定条件下细胞的基因表达,Varshney说。例如,如果您正在尝试研究2型糖尿病,可以查看高血糖条件下的细胞,然后查看基因表达以及遗传变异如何影响基因表达。

那么,也许你会更好地解释这种遗传变异如何使你容易患上疾病。