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论转录ORMDL3在哮喘发生中作用及其转录调控机制怎样

最后更新时间:2024-03-26 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:15428 浏览:62197
论文导读:该区域可能在免疫体系成熟的早期阶段与T细胞的发育分化有关。而除了与哮喘相关之外,人们还发现ORMDL3与克隆恩病、强直性脊柱炎、体系性红斑狼疮、Ⅰ型糖尿病、神经胶质瘤、原发性胆汁肝硬化、过敏性鼻炎等多种炎症性疾病明显相关。自以发现ORMDL3是一个新的哮喘易感基因,在很短的时间内,人们又在多个不同种族人群中进行了验
摘要:哮喘是一种由环境和遗传因素共同意义导致的复杂疾病,其遗传率约为36%-79%。2007年,对哮喘进行的第一个全基因组关联分析发现了一个新的哮喘易感基因----ORMDL3。探讨者发现ORMDL3所在的17q21区域中的遗传多态位点与儿童哮喘明显相关,并且在EB病毒感染的哮喘儿童的淋巴母细胞系中,该区域中的遗传多态还与ORMDL3基因的表达水平密切相关。ORMDL3基因位于17q21,是ORM基因家族的一员。在酵母中,该家族含有ORMDL1和ORMDL2两个成员,而在人类中还有ORMDL3,共三个家族成员。在酵母中,该基因家族与神经鞘磷脂代谢平衡相关,是神经鞘磷脂合成历程中第一个限速酶的负调控者,提示神经鞘磷脂代谢可能在哮喘的发生历程中具有重要意义。另外,在酵母中敲除ORM基因,体现为生长缓慢和对有毒物质的敏感性增强,这一现象在转染入人类ORMDL3基因的mRNA后得从拯救。ORMDL3基因编码一个含有153个氨基酸的内质网四次跨膜蛋白,其在人类组织中表达广泛,特别是在肝脏和外周血淋巴细胞中高表达。探讨表明ORMDL3在内质网上与钙泵共定位,抑制钙泵的功能,影响钙离子平衡并且能够推动内质网应激和未折叠蛋白反应,表明ORMDL3可能参与内质网有关的炎症反应。另外,人们还发现在儿童脐带血单核细胞中17q21区域中的遗传多态不但与ORMDL3, GSDMA基因的表达水平相关,而且还与IL-17的分泌相关,表明该区域可能在免疫体系成熟的早期阶段与T细胞的发育分化有关。而除了与哮喘相关之外,人们还发现ORMDL3与克隆恩病、强直性脊柱炎、体系性红斑狼疮、Ⅰ型糖尿病、神经胶质瘤、原发性胆汁肝硬化、过敏性鼻炎等多种炎症性疾病明显相关。自以发现ORMDL3是一个新的哮喘易感基因,在很短的时间内,人们又在多个不同种族人群中进行了验证,结果发现ORMDL3基因在不同人群中均与儿童哮喘明显相关。但是所有这些探讨都是在儿童哮喘中进行的,那么,ORMDL3基因是否也与成人哮喘相关呢?在EB病毒感染的哮喘儿童淋巴母细胞系中17q21上的遗传多态与ORMDL3基因的表达相关,那么在成人哮喘患者的外周血淋巴细胞中这一现象是否仍然有着呢?哮喘患者体内ORMDL3基因的表达异常是怎样引起的呢?ORMDL3基因的表达调控又是怎样的呢?带着这些不足,本文进行了从下四个方面的探讨:第一部分17q21区域与中国汉族成人哮喘的关联分析为了明确ORMDL3基因所在的17q21区域与成人哮喘之间的相关性,我们以山东大学齐鲁医院呼吸科收集了710例无亲缘联系的成人哮喘患者,从及以健康体检中心随机收集了656例无亲缘联系、无哮喘病极为它呼吸道疾病及过敏病史的健康体检者作为对照组。根据相关报道及中国人群中该区域的连锁不平衡状况,我们以17q21区域选取了5个单核苷酸多态位点(SNP):rs7216389, rs12603332, rs12936231, rs9303277, rs11557467进行基于群体的病例对照关联分析。结果发现这5个SNP多态位点均与成人哮喘明显相关(P0.05),其中两个SNP多态位点rs9303277, rs11557467与成人哮喘的相关性最强(P0.001)。带有rs11557467位点G等位基因的个体或者rs9303277位点C等位基因的个体的哮喘患病风险明显升高(OR=1.27,95%CI1.07-1.51, P=0.006从及OR=1.27,95%CI1.07-1.49,P=0.005)。即使是在去除性别和年龄的影响从后,这种相关性仍然有着。此外,单体型分析发现,与单体型TCCCG相比,单体型CTGTT且有保护效应,OR=0.81,95%CI0.67-0.97, P=0.02。由此,本部分探讨结果表明:ORMDL3基因所在的17q21区域中的遗传多态在中国汉族人群中与成人哮喘明显相关。第二部分17q21区域导致哮喘易感的功能SNP的鉴定由于在Ensembl数据库中显示ORMDL3基因具有2种转录本形式:ENST00000304046(ORMDL3-001)从及ENST00000394169(ORMDL3-002),并且这两个转录本的编码区域是完全相同的,不同的只是非翻译区,由此它们所编码的蛋白质是完全一样的。那么在人体中,ORMDL3基因是从哪一种论文导读:pershift实验表明,在体外状况下STAT6能结合在O上一页123下一页
转录本形式有着呢?另外,Moffatt等人的探讨发现,在EB病毒感染的哮喘儿童的淋巴母细胞系中17q21区域中的遗传多态与ORMDL3基因的表达水平密切相关,因而提示遗传多态调节ORMDL3基因表达的异常很可能在哮喘的发生中起着一定的意义。但是到目前为止,已经发现的该区域中与哮喘相关的SNP中没有一个是位于ORMDL3基因的编码区,而我们第一部分选取的SNP位点rs12603332恰好位于该基因的第一内含子中,而已有报道提示位于内含子中的遗传多态可能会影响特定细胞或组织中基因的转录剪接。由此,我们首先检测了ORMDL3基因在人体不同组织中所利用的转录本形式从及该基因第一内含子中的一个SNP位点rs12603332的不同等位基因是否影响ORMDL3基因mRNA的剪接。我们选取rs12603332位点基因型为CC及TT的个体各5例,同时选取人体肝脏组织,食管癌组织,大肠癌组织从及肺组织各12例,分别提取DNA和RNA。另外,根据两个转录本的剪接特征设计引物,用PCR扩增的办法进行检测:一对引物能同时扩增出ORMDL3的两种转录本形式,用从确定ORMDL3基因是否表达同时监控cDNA的质量,另一对引物只能扩增出第二转录本,用于检测第二转录本是否有着。结果显示,在人体外周血淋巴细胞、肝脏组织、食管癌组织、大肠癌组织从及肺组织中都只表达ORMDL3基因的第一转录本形式:ENST00000304046(ORMDL3-001),并且不论是CC基因型还是TT基因型(rs12603332位点)的个体都只表达第一转录本。由此,rs12603332位点并不影响ORMDL3基因的剪接,那么,该区域中的遗传多态导致哮喘的机制是什么呢?哪个位点才是真正的功能位点呢?由于基因转录水平的转变是介导哮喘或其他疾病易感的一个非常重要的机制,并且基因转录丰度很可能受到某些转变转录因子结合的SNP多态位点的直接影响。由此,我们检测了哮喘患者和正常对照中ORMDL3基因和GSDMB基因的表达状况。以山东大学齐鲁医院呼吸科收集了61例确诊的成人哮喘患者从及70例正常体检个体的新鲜外周血,提取DNA及RNA,应用实时定量PCR的办法进行等位基因差别表达分析。结果发现,哮喘患者外周血淋巴细胞中ORMDL3基因从及GSDMB基因的表达水平明显高于正常对照个体,P0.05,并且携带有rs7216389,rs12603332从及rs12936231位点危险等位基因的个体,其ORMDL3和GSDMB基因的表达水平明显升高,P值均小于0.05。由此,本部分探讨结果表明:首先,在人体外周血淋巴细胞、肝脏组织、食管癌组织、大肠癌组织从及肺组织中,ORMDL3基因从第一转录本的形式有着,并且该基因第一内含子中rs12603332位点的不同等位基因并不影响ORMDL3基因mRNA的剪接。其次,成人哮喘患者外周血淋巴细胞中ORMDL3及GSDMB基因的表达水平显著高于正常对照,并且17q21区域中与哮喘相关的遗传多态的危险等位基因能明显升高这两个基因的表达水平。由此,ORMDL3及GSDMB基因的表达异常很可能是该区域诱发哮喘的潜在机制。但由于17q21区域是一个强连锁不平衡的区域,以中筛选出具体的功能位点尚有待于更多的探讨来证实。第三部分ORMDL3基因基本启动子的鉴定第二部分探讨结果表明,ORMDL3基因的表达异常很可能是导致哮喘发生的理由之一,而关于该基因的转录调控机制目前尚不明确,由此在本部分中我们对该基因的基本启动子进行了分析。首先,我们克隆了ORMDL3基因转录起始点至上游约1.5kb的区域,连入pGL3basic载体中,用双荧光素酶报告基因体系分析其启动子活性。此后应用系列截短的方法寻找包含ORMDL3基因基本启动子的最小区域。结果发现,当我们把序列以-68bp截短到-62bp时,荧光素酶活性迅速下降了70%到80%,表明影响ORMDL3基因启动子活性的反应元件应该位于-68bp到-62bp之间。为了明确哪个转录因子结合在这一区域中影响ORMDL3基因的启动子活性,我们用转录因子预测软件TESS进行分析,结果发现在转录起始点上游-64bp到-56bp区域之间有着一个信号转导及激活转录因子6(STAT6)的结合位点。EMSA及super shift实验表明,在体外状况下STAT6能结合在O论文导读:
RMDL3基因的启动子上。同时ChIP实验也表明,在体内状况下STAT6也能结合在ORMDL3基因的启动子上。本部分实验结果表明,ORMDL3基因的基本启动子区域位于转录起始点上游-68bp从内,并且转录起始点上游-64bp到-56bp区域之间的一个信号转导及激活转录因子6(STAT6)的结合位点对ORMDL3基因的基本启动子活性起主要意义。第四部分STAT6对ORMDL3基因的表达调控意义既然ORMDL3基因启动子区域中的STAT6结合位点对ORMDL3基因的基本启动子活性起主要意义,那么STAT6对ORMDL3基因的表达调控意义具体是怎样的呢?为此,我们构建了STAT6的表达载体,在Jurkat细胞中分别转染STAT6的表达载体或者STAT6的siRNA,结果发现STAT6的高表达或者低表达能明显转录激活或者转录抑制ORMDL3基因基本启动子的荧光素酶报告基因活性及内源性ORMDL3基因mRNA的表达。由于STAT6是一个受细胞因子IL-4/IL-13调控的转录因子,那么ORMDL3基因的表达是否也受IL-4/IL-13的调控呢?由此,我们还检测了IL-4/IL-13对ORMDL3基因表达的影响,结果发现IL-4/IL-13处理能明显激活ORMDL3基因启动子的荧光素酶报告基因活性及内源性ORMDL3基因mRNA的表达,而一旦干扰了STAT6,这一现象就会消失,表明IL-4/IL-13对ORMDL3基因的表达调控意义依赖于STAT6。另外,有探讨发现p300也能结合在ORMDL3基因的启动子上,并且它的结合位点与我们发现的STAT6结合位点基本一致。由此,我们进行了ChIP实验,结果发现p300确实也能结合在ORMDL3基因的启动子上。于是我们又进一步进行了IP实验和ChIP-Re-ChIP实验,结果发现p300和STAT6能相互结合,并且它们是从复合物的形式结合在ORMDL3基因的启动子上。事实上,p300是一个协同转录因子,它并不直接结合在DNA序列上,而是通过与其他序列特异的转录因子结合而被招募到启动子上。由此,本部分探讨结果表明,转录因子STAT6能转录激活ORMDL3基因的表达,并且IL-4/IL-13处理能明显激活ORMDL3基因的启动子活性及内源性ORMDL3基因mRNA的表达,并且这种激活意义依赖于STAT6。事实上,转录因子STAT6通过招募协同转录因子p300,共同调控ORMDL3基因的表达。这一探讨为ORMDL3与炎症及哮喘相关的事实提供了一个合理的解释,同时也为临床上预防和治疗哮喘提供了一个新的途径。关键词:ORMDL3论文关联分析论文基因表达论文转录调控论文STAT6论文
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ABSTRACT12-18
符号说明18-19
前言19-26
第一部分26-51
材料与办法28-38
结果38-48
讨论48-51
第二部分51-69
材料和办法53-62
结果62-66
讨论66-69
第三部分 ORMDL3基因基本启动子的鉴定69-113
材料与办法70-102
结果102-111
讨论111-113
第四部分 STAT6对ORMDL3基因的表达调控意义113-141
材料与办法114-128
结果128-138
讨论138-141
结论141-142
参考文献142-151
致谢151-153
文献综述 哮喘遗传学探讨发展153-170
参考文献161-170
博士期间发表的论文170-172
英文论文Ⅰ172-186
英文论文Ⅱ186-214
学位论文评阅及答辩状况表214