W niedawnym badaniu opublikowanym w Obrady Narodowej Akademii Nauknaukowcy zbadali kwasy mikrorybonukleinowe (RNA) związane z cukrzycą i związane z nimi cechy w ludzkich wysepkach trzustkowych.

Tło

W badaniach genetycznych znaleziono około 240 loci związanych z ryzykiem cukrzycy typu 2 (T2D), chociaż większość z tych loci znajduje się w obszarach niekodujących, ukrywając podstawowe mechanizmy molekularne. Niektóre z najbardziej znaczących spostrzeżeń na temat molekularnych uwarunkowań prawidłowej funkcji wysepek i patogenezy T2D pochodzą z ostatnich badań badających ekspresję informacyjnego RNA (mRNA) w ludzkich wysepkach trzustkowych.

Ekspresja mikroRNA (miRNA) również była przedmiotem badań, jednak wiedza na ten temat wciąż wymaga udoskonalenia.

O badaniu

W niniejszym badaniu naukowcy zdefiniowali regulację ekspresji miRNA, analizując ekspresję dziedzicznych miRNA na elementy genetyczne działające w układzie trans- i cis.

Zespół zebrał 69 próbek HPI i przeprowadził sekwencjonowanie RNA (RNAseq), sekwencjonowanie małego RNA (smRNA-seq) i genotypowanie, zachowując 39 próbek z RNA-seq, 63 próbki z smRNA-seq i 57 próbek z genotypami po przeprowadzanie kontroli jakości. Dane seq smRNA pochodziły z dwóch różnych eksperymentów: przygotowania biblioteki 1 (LP1) i LP2.

Dziedziczność oparta na SNP (h²_G) oceniono pod kątem transkryptów mRNA i miRNA, wykorzystując imputowane genotypy związane z powszechnymi polimorfizmami pojedynczego nukleotydu (SNP), aby zbadać wzorce regulacji genetycznej gatunków mRNA i miRNA. Loci cechy ilościowej ekspresji miRNA (eQTL) zidentyfikowano, badając korelacje genetyczne z ekspresją miRNA. Zespół przeprowadził również analizę kolokalizacji, aby dokładniej zbadać związek między miRNA-eQTL i loci genetycznymi związanymi z T2D a charakterystyką glikemii, taką jak poziom glukozy we krwi na czczo, poziom glukozy we krwi, insulina na czczo i hemoglobina glikowana.

Nakładanie się współrzędnych genomowych dojrzałego miRNA i współrzędnych genomowych przewidywanych miejsc docelowych miRNA wykorzystano do wykrycia wariacji genetycznych związanych z T2D i pokrewnymi fenotypami, które mogą zmieniać funkcję miRNA wysepek. Zespół poszukiwał również docelowych transkryptów miR-1908, badając wpływ cis rs174559 na transkrypcję genów kodujących białka w HPI, a także wpływ trans rs174559 na geny kodujące białka obecne w całym genomie.

Wyniki

Średnia liczba par odczytów wytworzonych na próbkę w LP1 wyniosła 38,87 miliona, przy średniej długości odczytu 23,24 nukleotydów. Średnio każda próbka LP2 wytwarzała 64,36 miliona par odczytów, przy średniej długości odczytu 22,62 nukleotydów. Stwierdzono również, że miRNA, takie jak miR-375, są najobficiej występującymi miRNA wśród wysepek na obu LP. W sumie odkryto 2959 różnych miRNA wraz z 1989 izoformami miRNA.

Wszystkie transkrypty miRNA wykazywały znacznie niższą dziedziczność w porównaniu z transkryptami mRNA, co wskazuje, że miRNA podlegają bardziej rygorystycznej presji selekcyjnej w porównaniu z mRNA. Ponadto zmienność wynikająca z efektów trans (h_trans) był większy w dziedzicznych transkryptach miRNA w porównaniu z dziedzicznymi transkryptami mRNA. Podsumowując, miRNA miały odrębną genetyczną strukturę regulacyjną od mRNA, przy czym na pierwszy z nich duży wpływ miały efekty trans, a na drugie połączenie efektów cis i trans.

Zespół nie wykrył kolokalizacji z T2D. Jednak dowody kolokalizacji między poziomami glukozy we krwi a hemoglobiną glikowaną (HbA1c) odkryto dla pojedynczego miRNA-eQTL, który był eQTL dla miR-1908 oznaczony przez rs174559. Brak kolokalizacji z triglicerydami (TG) i obecność kolokalizacji z RCDW może wskazywać na plejotropowe oddziaływanie tego locus w różnych tkankach. Zespół odkrył również dowody kolokalizacji z licznymi eksonami FADS1, jak również z ekspresją FADS1 na poziomie genów. Ekson FADS1 zawierał miR-1908, ale warianty związane z eksonami znajdującymi się prawie 4, 3 kb od miR-1908 miały największy sygnał kolokalizacji.

Nie znaleziono SNP w przewidywanych dojrzałych pozycjach miRNA. Jednak w przewidywanych regionach docelowych miRNA zidentyfikowano SNP związane z 16 T2D, ośmioma HbA1c i jedną glukozą we krwi. Zaobserwowano pojedynczy SNP, rs1464569, w wysokim stanie nierównowagi sprzężeń, mający znacznik SNP, rs4955440. Ten SNP znajduje się w NICN1 w lokalizacji docelowej miR-532-3p.

Wniosek

Wyniki badania dostarczyły najbardziej wszechstronnej charakterystyki ekspresji miRNA w HPI przy użyciu technologii sekwencjonowania. Aby lepiej zrozumieć funkcję miRNA w patogenezie cukrzycy typu 2, w badaniu szczegółowo opisano genetyczną regulację ekspresji miRNA HPI.

Bardziej dogłębna eksploracja genetyki miRNA HPI, a także identyfikacja bardziej zniuansowanych związków między ekspresją miRNA a interesującymi fenotypami T2D wymagałaby szerszych badań. Jednak odkrycia i powiązania tego badania są pierwszym krokiem w zrozumieniu HPI dotyczących cukrzycy i pomogą w ustaleniu priorytetów miRNA do dalszych badań mechanistycznych.