NOWY JORK – Zespół badawczy z Kanady, Hiszpanii i USA wykorzystał biologię systemową do funkcjonalnego scharakteryzowania niekodujących wariantów genetycznych w loci powiązanych z wysokim ciśnieniem krwi (BP) poprzez wcześniejsze badania asocjacyjne całego genomu.

„Nasze podejście stanowi mapę drogową wykorzystania genomiki funkcjonalnej do określenia wariantów przyczynowych w niekodującym genomie, które regulują geny w złożonych cechach genetycznych, takich jak ciśnienie krwi” współautor i korespondent Philipp Maass, badacz związany ze Szpitalem dla Chorych Dzieci i Uniwersytetem w Toronto, wyjaśnił w e-mailu.

Jak poinformowali w Genomika komórki w środę naukowcy wykorzystali masowo równoległe testy reporterowe do funkcjonalnej oceny ponad 4600 wariantów w dwóch typach komórek istotnych dla układu sercowo-naczyniowego, koncentrując się na wariantach w nierównowadze sprzężeń ze 135 loci związanymi z wysokim ciśnieniem tętniczym. Ich wyniki uwydatniły związane z BP warianty regulacyjne w komórkach mięśni gładkich naczyń i kardiomiocytach – szczególnie te wpływające na czynniki transkrypcyjne mające wpływ na układ sercowo-naczyniowy – i ujawniły nadreprezentację wariantów regulacyjnych związanych z BP w mniej zachowane ewolucyjnie powtarzać sekwencje.

„Nieoczekiwanie odkryliśmy duże zagęszczenie setek wariantów regulatorowych w genach istotnych dla ciśnienia krwi” – ​​powiedział Maass, zauważając, że takie warianty o dużej gęstości „mogą działać wspólnie, regulując docelowe geny”.

W międzyczasie, łącząc mapy elementów cis-regulatorowych, miejsca nadwrażliwe na DNazę i dane sekwencjonowania immunoprecypitacji chromatyny z wysiłku znanego jako EpiMap, zespół włączył aktywne lub represjonowane profile sekwencji w mięśniach gładkich serca, naczyń mózgowych, mięśniach gładkich i tkankach tętnic wieńcowych skupić się na pozornych wariantach przyczynowych. Te warianty przyczynowe zostały następnie zbadane dalej za pomocą eksperymentów z pierwszą edycją CRISPR.

„Podstawiliśmy wysoce prawdopodobne warianty przyczynowe do alternatywnych sekwencji i wykazaliśmy, że wpływają one na geny, które niekoniecznie są najbliższe, ale które są istotne dla regulacji ciśnienia krwi” – ​​wyjaśnił Maass.

Na podstawie tych i innych dalszych analiz naukowcy oznaczyli zestaw genów kandydujących, takich jak KCNK9, SFXN2 i PCGF6, które podejrzewa się o przyczynianie się do rozwoju wysokiego BP. Ich wyniki umożliwiły również przyjrzenie się architekturze sieci regulacyjnych genów wpływających na BP, w tym wzajemnie powiązanych i oddziałujących na siebie wariantów regulacyjnych, które pośredniczą w procesach związanych z BP.

„Nasze odkrycia podkreślają, że mechanizmy genomowe i regulacja genów w przypadku złożonych cech nie są liniowe” – powiedział Maass. „Składają się raczej z synergii [three-dimensional] centra regulacyjne obejmujące wiele regionów niekodującego genomu.„

Mówiąc szerzej, oczekuje się, że badanie posłuży jako podstawa do przyszłych badań nad nadciśnieniem i powiązanymi chorobami sercowo-naczyniowymi.

W szczególności podejście zespołu do systematycznej charakteryzacji wariantów BP”dostarcza cennych zasobów dla genomiki serca i nadciśnienia tętniczego oraz biologii układu sercowo-naczyniowego” – powiedział Maass – „i może w przyszłości ułatwić określanie markerów genomowych dla medycyny precyzyjnej molekularnej”.