線粒體全基因組遺傳變異與新疆多民族肥胖的關係研究

《線粒體全基因組遺傳變異與新疆多民族肥胖的關係研究》是依託同濟大學，由蔣曉燕擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：線粒體全基因組遺傳變異與新疆多民族肥胖的關係研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：蔣曉燕
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

肥胖是遺傳和生活方式等環境因素共同作用的結果，而能量加工廠線粒體的遺傳起著重要作用，但具體不詳。最近我們建立了新一代高通量低成本線粒體全基因組測序和數據分析平台，本研究擬在前期獲得新疆三個肥胖發生有差異的民族（維吾爾族高發、哈薩克族居中、漢族低發）樣本的基礎上，系統鑑定線粒體全基因組範圍內的稀有、低頻和高頻突變是否與肥胖相關，此關係是否在特定行為個體中被放大。我們採用線粒體DNA全測序對維族肥胖和對照者進行篩查、描述和比較點突變、缺失突變等分布，並對較常見變異在維族擴大樣本進行基因分型、關聯分析及同可改變的行為因素互動作用分析。我們將在哈族和漢族人群中驗證和對比有價值的發現。另外，我們將評估遺傳變異和行為因素組合預測肥胖風險及不同組合模式能否對部分肥胖個體聚類識別。本研究有助於闡明線粒體遺傳變異與肥胖可能的機制並針對特定遺傳和行為組合的人群進行針對性預防提供線索。

結題摘要

本研究的研究對象來源於隨機抽樣的吐魯番維吾爾族成年個體。在對209例維吾爾族肥胖個體及200例維族對照個體進行線粒體DNA全基因組測序後，我們首先運用Network軟體對維族線粒體DNA的編碼區構建了進化網路，結果顯示維族人群由64.55%歐亞大陸東部線粒體DNA單倍群和35.45%的歐亞大陸西部線粒體DNA單倍群組成。東歐亞線粒體DNA單倍群包括62.10%的東亞單倍群 (M7, M9, M10, M13, G, M8, D4, D5, A, B4, B5, N9, N11 和F等)和2.44% 南亞單倍群（M2, M3, R2和R30等）。歐亞大陸西部線粒體DNA單倍群則包括HV, I, W, R1, R3, J, T, U, K 和X等單倍群。我們進一步比較了維族肥胖組和對照組間在常見的33個線粒體單倍群的頻率分布，結果發現肥胖組和對照組在常見單倍群分布沒有統計學差異。對於線粒體序列受到的自然選擇的估計，常用的方法是比較非同義突變和同義突變的比值（N/S）。人類線粒體序列較外部比較年輕的支系相對於根部更老的支系的N/S 值更高，即含有更多的非同義突變，這些年輕的非同義突變一般被認為是損傷線粒體功能的輕微有害突變。而有害突變的比例隨著時間的推移不斷減少，指示了較老的支系的選擇壓力高於較年輕支系的選擇壓力，純化選擇在人類線粒體基因組中起了作用。我們構建了一棵高解析度線粒體DNA系統進化樹，確立了肥胖組和對照組產生的新發突變，並評估了整個線粒體基因組肥胖組和對照組所經受的選擇壓力。我們發現，維吾爾族人群對照組的N/S（0.81）顯著高於肥胖組的N/S（0.38）（P=0.004），甚至高於漢族群體的N/S（0.50）（P=0.007）。這個結果指示了低BMI組相對於高BMI組以及東亞正常群體經歷了較低的選擇壓力。根據考古研究，我們推測，早期艱苦的遊牧生活幫助維吾爾族篩選出了“節儉基因”型的線粒體基因組。而定居於新疆後的農業生活更為穩定，使維吾爾族的選擇壓力下降。某些個體經歷了較低的選擇壓力後，使得非同義突變（有害突變）增多，損傷了線粒體的功能，破壞了“節儉基因”，從而導致這些個體在食物充足的現代社會能保持苗條狀態。反之而言，某些個體產生了較低比例的有害突變，節儉基因的功能得到保持，在食物充足的現代社會容易發展出肥胖。