藏族人群15号染色体中心粒区域基因的单倍型图谱的构建和FCAR基因与IgA肾病相关关系的研究

摘要

遗传多态性及其对基因功能的影响是目前基因组学研究的热点之一。随着国际单体型图计划(HapMap project)数据的公布和超高通量基因型鉴定平台的出现，利用全基因组关联分析法(genome-wide association approach)进行复杂性状/疾病的遗传变异的研究将很快成为现实。尽管这一方法的检测效能已得到广泛认同，但是这一研究对揭示群体遗传差异程度的要求及怎样才能最好的运用这些信息去进行研究仍为争论的热点。为了探讨这个问题，本研究在50例藏族志愿者中对15号染色体中心粒区域的7个基因进行了测序，鉴定了该区域中的单核苷酸多态性(SNP)、SNP频率、标签SNP(tag SNP)、连锁不平衡(LD)结构和单体型组成，并将以上数据和汉族人群进行了比较。同时本研究还对藏汉两个群体的遗传差异进行了量化分析。本研究结果显示藏汉两个群体间这一区域在总体上无显著的遗传差异，但某些等位基因频率存在显著的不同，而等位基因频率是构建单体型和选择标签SNP的决定因素之一。在总体上，和汉族相比这一区域藏族人群连锁不平衡区域较长而遗传差异较小。本研究为藏汉两群体间具有很近的亲缘关系提供了遗传学上的证据，并支持所有群体从根本上是同等的观点，同时也提示在复杂性状/疾病的研究中需要考虑群体间的差异，特别是等位基因频率的差别。本研究所获数据不仅有助于对藏族该区域基因组结构的理解，而且还对以藏族同胞为研究对象的在这一基因组节段及其所含基因所进行的研究提供了有用的工具。 IgA肾病是人类各种族中最常见的原发性肾小球疾病，是引起终末期肾病的主要原发病之一。IgA肾病属于复杂疾病。近年来，国际国内的研究进展表明遗传因素是本病病因和发病机理的关键因素之一。IgA及其复合物代谢异常被认为是IgA。肾病的主要发病机理之一。FCAR是骨髓源细胞膜上的IgAFc特异性受体，IgA/IgA-免疫复合物与其结合后通过内吞作用进入细胞，或则被清除，或再循环至细胞外；IgA-FCAR还可活化胞内信号转导通路；触发炎症反应。现有FCAR基因遗传多态性和IgA肾病相关关系研究仅有的2篇报导均来自于日本人群，且结论恰好相反。这两个研究的样本量较小，研究的区域没有覆盖整个FACR基因，实验设计相对简单，其结论被认为是不确定的。本研究采用国际全基因组相关研究workshop所推荐的多阶段，单倍体和功能性检验为基础的实验设计对FCAR和IgA肾病的相关关系进行系统的，覆盖这一基因全基因组节段的研究。本研究首先对FCAR基因的外显子、外显子一内含子交界区及5’端和3’端UTR区，并包括了第一外显子上游及最后一个外显子下游各至少1 Kb的基因组节段进行了重测序(re-sequence)，构建了基于覆盖整个基因全基因组节段的连锁不平衡结构及每一单倍型域中的单倍型。本研究其次用传递不平衡检验(TDT)进行了以家庭为基础的相关关系研究(350个家庭)并鉴定了和IgA肾病相关的单倍型(GATCCC/AATCCC，P=0．004)及其内包含的可能有功能意义的SNPs(-114T，P=0．002；-27C，P=0．024)。本研究又进一步在病例一对照研究(540例病人，513例对照)中检验并证实了以家庭为基础的相关关系研究的结果(GATCCC/AATCCC，P=0．0043；-27T/C，P=0．009)。由于这一相关性单倍型及最可能有功能意义的SNP位于基因的5’端，本研究又进一步进行了瞬时转染(transient transfection)和等位基因特异性表达差异(allele-specific gene expressassay)研究，其结果表明该阳性的单倍型及SNPs有降低FCAR表达的作用。因此，本研究的结果表明FCAR和IgA肾病相关，位于5’端的GATCCC/AATCCC单倍型和-27C可能使携带者对IgA肾病易感，并可能通过降低FCAR的表达从而干扰IgA/IgA复合物清除机能而致病。

目录

文摘

英文文摘

第一部分藏族人群15号染色体中心粒区域基因的高精度连锁不平衡和单倍型图谱及其与汉族人群的比较

前言

第一章材料与方法

1.1样本DNA的准备和序列数据的提取

1.2单核苷酸多态性(SNPs)的获取

1.3单倍型域的构建

1.4标签SNPs的选择

1.5汉族和藏族两个人群间遗传变异的比较

第二章结果

2.1 15号染色体中心粒区7个基因所测区域及相应引物

2.2藏族人群中SNPs的获取情况

2.3藏族人群中单倍型域的构建结果

2.4藏族人群中标签SNPs的选择结果

2.5汉族和藏族两个人群间遗传变异的比较结果

第三章讨论

3.1核酸序列数据库的比较

3.2发现的SNPs的特点

3.3单倍型域构建方法的选择

3.4单倍型域(haplotype blocks)的分析

3.5汉藏两个人群遗传变异的比较

第4章结论

第二部分多阶段，以单倍型和功能检验为基础的FCAR基因和IgA肾病相关关系的研究

前言

第一章材料与方法

1.1样本DNA的准备和基因FCAR序列数据的提取

1.2基因FCAR的突变排查和SNPs的鉴定

1.3基因FCAR整个基因的单倍型域(haplotype block)的构建

1.4基因FCAR启动子区SNPs及其单倍型(haplotype)与IgA 肾病相关关系的分析

1.5基因FCAR上游调控区的生物信息学分析

1.6基因FCAR上游调控区的瞬时转染研究

1.7基因FCAR等位基因特异性表达差异研究

第二章结果

2.1基因FCAR的突变排查和SNPs的鉴定结果

2.2基因FCAR整个基因的单倍型域(haplotype block)的构建结果

2.3基因FCAR启动子区SNPs及其单倍型与IgA肾病相关关系的分析结果

2.4基因FCAR上游调控区的生物信息学分析结果

2.5基因FCAR上游调控区的瞬时转染研究结果

2.6基因FCAR等位基因特异性表达差异研究结果

第三章讨论

3.1复杂疾病的相关分析

3.2连锁不平衡模块(Linkage Disequilibrium Patterns)在复杂疾病研究中的应用

3.3 顺式作用调控遗传变异(Cis-Acting Regulatory Variation)的鉴定

第四章结论

参考文献

致谢

原创性说明