Géineolaíocht Osteopontin in Othair a bhfuil Galar Duán Ainsealach orthu: Staidéar ar Ghalair Duán Ainsealach na Gearmáine

Teibí

Luibheanna Orgánacha do Shláinte Duán

Réamhrá

Cuireadh síos ar Osteopontin (OPN) atá ionchódaithe ag géine SPP1 den chéad uair mar ghliocóphróitéin a bhaineann leis an teaghlach SIBLING (Glycoprotein Nasctha N-nasctha LIgand Beag Integrin) i 1985 [1]. Cuirtear OPN in iúl i go leor fíocháin cosúil le osteoblasts, osteocytes, odontoblasts (a bhfuil ról acu i mianrú agus resorption cnámh [2,3]) macrophages, cealla muscle réidh, agus cealla endothelial, ach is féidir a fháil freisin sa chluas istigh, an lárchóras na néaróg, agus an broghais [1,2]. Cé gur féidir OPN a bhrath i go leor cineálacha cille, déantar é a shintéisiú agus a chur in iúl go príomha i bhfíochán duáin. Spreagtar táirgeadh OPN ag go leor fachtóirí lena n-áirítear hormón parathyroid, calcitriol, cailciam, fosfáit, agus cytokines. Is féidir leis an próitéin comhtháthú a dhéanamh trí sheicheamh peptide ar leith, an móitíf aigéad arginine-glycine-aspartic (RGD), rud a fhágann gur féidir idirghníomhú le cineálacha éagsúla cille (trí chonair an kappa B fachtóir núicléach, [4,5]). Sa duáin, is féidir integrins a fháil i capsule Bowman's, epithelium glomerular, agus epithelium soithíoch [6,7]. Déantar OPN a shintéisiú sa ghéag tiubh ardaitheach de lúb Henle agus sa fheadán distal [1,8].

In athbhreithniú le Kaleta (2019), pléadh róil fiseolaíocha (patho) aitheanta OPN [1]. Bunaithe ar an athbhreithniú seo, ní thuigtear go hiomlán ról fiseolaíoch OPN sa duáin fós, ach moltar go bhfuil sé riachtanach do tubulogenesis [1]. Ardaíodh mRNA SPP1 chomh maith le léiriú próitéin OPN i múnlaí francacha den chuid is mó de ghalair duáin agus ard-léiriú OPN comhghaolú le proteinuria, feidhm duáin laghdaithe, agus fiobróis [1]. D'aithin staidéar amháin polymorphisms éagsúla sa réigiún tionscnóra SPP1 a dhéanann difear dá ghníomhaíocht trascríobh [9]. San am atá caite bhí baint ag go leor cineálacha géine SPP1 ar leith le pataigineas agus dul chun cinn na ngalar duáin éagsúla. Thuairiscigh staidéir cás-rialaithe eile ar éagsúlachtaí sonracha sa ghéine SPP1 a bheith bainteach le hothair galair duáin éagsúla i gcomparáid le grúpa rialaithe (sláintiúil): Mar shampla, tuairiscíodh arís agus arís eile rs1126616 mar mharcóir le haghaidh nephritis lupus agus imdhíon-ghlóbailin A nephropathy [10 - 14]. Maidir le nephropathy diaibéitis, tá an dá SNP i SPP1, rs11730582 agus rs17524488, tuairiscithe [15,16]. Rinneamar réasúnú, mar sin, go bhféadfadh láithreacht fheidhm laghdaithe duánach a bheith ina shuíomh maith staidéir chun ár dtuiscint ar bhuntaca géiniteacha leibhéil OPN i ngalar duáin a bhunú tuilleadh, toisc go bhféadfadh meicníochtaí bitheolaíocha áirithe a bheith uasrialaithe agus a bheith níos éasca dá réir a bhrath. léirithe roimh [17–19]. I Jing et al. [19], mar shampla, bhí méid na n-éifeachtaí do loci aitheanta a aithníodh i GWAS de serum urate in othair CKD de mhéid comhchosúil nó níos airde ná iad siúd a tuairiscíodh ó staidéir daonra-bhunaithe. Cuimsíonn staidéar na Gearmáine ar Ghalar Duán Ainsealach (GCKD) cohórt mór othar CKD [20]. Seachas sonraí déimeagrafacha agus cliniciúla, tá sonraí géiniteacha ar fáil chomh maith le tomhais bonnlíne ar serum OPN, ag soláthar suíomh idéalach chun géineolaíocht OPN a iniúchadh. Chun na críche sin, rinneamar GWAS de leibhéil serum OPN sa staidéar GCKD

Torthaí Cur síos ar thacar anailíse GCKD

Tugann Tábla 1 forbhreathnú ar shaintréithe bunlíne líon roghnaithe athróg don chohórt staidéir GCKD iomlán agus an tacar anailíse GWAS ina bhfuil rannpháirtithe le sonraí iomlána ar ghéineolaíocht, tomhais OPN chomh maith le ráta scagacháin glomerular measta (eGFR), agus albaimin urinary. -go-creatinine cóimheas (UACR) san áireamh (S1 Fíor). Ní raibh aon difríochtaí móra idir an cohórt iomlán agus an tacar anailíse. Ar an iomlán, ba shaintréith de thacar anailíse GWAS ná céatadán de 60% fear le meánaois de 6{{10}}.2 bliana (SD: 12.0) , le luachanna airmheánacha de 46.0 mL/min/1.73m2 (p25: 37.0; p75: 57.0) le haghaidh eGFR agus de 50.2 mg/g (p25: 9.4; p75: 382.8) le haghaidh UACR (Tábla 1). I measc na rannpháirtithe a bhí san áireamh, bhí diaibéiteas mellitus coitianta ag 35%, bhí 16% ina gcaiteoirí reatha agus thuairiscigh 30% go raibh stair de ghalar cardashoithíoch (CVD). Ba iad na leibhéil OPN airmheánacha sa chohórt iomlán ná 29.2 ng/mL (lch 25: 20.7; p75: 41.9; Tábla 1). Mhéadaigh leibhéil OPN ar an meán thar chatagóirí eGFR agus catagóirí UACR ó mheánmheánach 25.4 ng/mL do chéim CKD G1/2 go 38.5 ng/mL do chéim CKD G4/5, chomh maith le luachanna OPN airmheánacha de 25.6 ng/mL le haghaidh UACR céim A1 go gciallaíonn luachanna OPN de 34.2 ng/mL do chéim UACR A3 (S2 Fíor).

Staidéar comhlachais ar fud an ghéanóim agus mapáil mhíne

Rinneamar GWAS le haghaidh leibhéil serum OPN (log{{{{{{{{}}}}claochlaithe) ag baint úsáide as ~7.7 milliún leagan dé-aileile uathsómach ardcháilíochta den staidéar GCKD le mionmhinicíocht ailléil (MAF) de �0.01 (S1) Tábla). Níor léirigh an plota cainníochtúil-chainníochtúil a rinne comparáid idir p-luachanna breathnaithe agus ionchais ón OPN GWAS boilsciú (fachtóir boilscithe λ=1.01), comhsheasmhach leis an easpa earráidí córasacha (S3 Fíor). Ar an iomlán, léirigh plota Manhattan trí réigiún suntasacha ar fud an ghéanóim a bhaineann le leibhéil OPN (p-luach<5.0E-08; S4 Fig). Besides the three identified regions, the conditional analysis did not reveal additional independent signals (S5 Fig). The respective association results for the three index SNPs (= SNP with the lowest p-value in the respective region) are presented in Table 2. For all three SNPs, the coded allele was present frequently (allele frequency range 0.5– 0.75). The respective coded allele in our cohort decreased OPN levels on average (S6 Fig) with effect estimates per copy of the coded allele ranging from -0.10 to -0.18 (SE: 0.01–0.02; Table 2). One of the index SNPs on chromosome 4 (rs10011284, 4:88833389) is located upstream of SPP1, which encodes the protein OPN itself (Fig 1A). The other index SNP on chromosome 4 (rs4253311, 4:187174683) maps into the KLKB1 gene (intronic variant), encoding the protein prekallikrein (PK) that is converted to kallikrein (KAL); a protease implicated in the surface-dependent activation of coagulation, bradykinin (BK) release, and potentially the renin-angiotensin-aldosterone system (Fig 2A). The index SNP on chromosome 5 (rs2731673, 5:176839898) maps closest to the F12 gene, which encodes coagulation factor XII, a serine protease that cleaves KLKB1-encoded PK to KAL, among other functions and is also related to blood coagulation, fibrinolysis, and the generation of BK (S7 Fig). A summary of annotations combined from different publicly accessible databases and related to all three SNPs is provided in S2 Table. We next tested whether these three index SNPs were associated with serum OPN levels in the Young Finns Study (YFS) cohort, a population-based study with a mean age of 38 years (SD: 5.0) and a mean eGFR of 92.6 mL/min/1.73m2 (SD: 20.7; S1 Methods). Both SNPs on chromosome 4, rs10011284 and rs4253311, were significantly associated with OPN levels showing also direction consistency (Table 2 and Figs 1B and 2B). In contrast, rs2731673 closest to the F12 gene did not replicate in the YFS cohort (S7 Fig). The two replicated SNPs on chromosome 4 explained 1% of OPN levels each within the GCKD study and did not show a non-additive effect on OPN levels (S8 Fig). Moreover, statistical fine-mapping was performed for the two replicated loci to resolve associated loci into potentially causal variants by constructing credible sets that collectively accounted for a 99% posterior probability of containing the variant or variants that cause the association signal (PPA; Material and methods, [21]). However, fine-mapping results are inconclusive as both constructed sets are large, and single variants included only exhibit low PPA estimates (S3 Table)

Anailísí comhshuímh

Chun níos mó a fhoghlaim faoi na meicníochtaí móilíneacha agus na feinitíopaí gaolmhara atá mar bhunús leis na comharthaí comhlachais aitheanta do OPN, rinneamar comparáid idir patrúin thorthaí OPN GWAS i réigiúin réamhshainithe le staitisticí achoimre GWAS faoi seach ó thrí fhoinse eile ag baint úsáide as sonraí daonna (féach Ábhar agus modhanna le haghaidh sonraí). Féadfaidh patrúin inchomparáide bonn bitheolaíoch coiteann a léiriú.

Léiriú géine. Ar an gcéad dul síos, rinneamar anailísí comhláraithe ar staitisticí achoimre OPN GWAS a bhaineann leis an dá lócais mhacasamhlaithe le staitisticí achoimre comhfhreagracha GWAS ar léiriú géine i cis ag baint úsáide as sonraí ó thionscadal GTex agus ó staidéar NEPTUNE

(Material and methods). Colocalization (posterior probability of H4 [p12] >0.8) of the OPN association signals were detected with the expression of MEPE in the lung (Fig 3A) and of SPP1 in the pancreas (Fig 3B and S4 Table). Furthermore, colocalization was found between the OPN association signal and expression of F11 in six other tissues (in descending order of H4): tibial artery (Fig 3C), brain cortex, terminal ileum part of the small intestine, muscular of the esophagus, transverse colon, and aortic artery (S4 Table). Except for the colocalization of the OPN signal with an expression of MEPE in the lung, the effect direction of both traits (OPN and gene expression) was concordant (alpha12>0; Tábla S4). Proteome plasma. Ina theannta sin, rinneadh anailísí comhláraithe ag baint úsáide as staitisticí achoimre GWAS ar chomhlachais SNP i cis agus in tras le leibhéil ~3,000 próitéiní plasma éagsúla (pGWAS) arna dtuairisciú ag Sun et al. (Ábhar agus modhanna, [22]). Cé nach raibh aon chomhlonnú i láthair do na staitisticí achoimre ar GWAS de OPN agus próitéiní i cis, fuarthas amach go raibh torthaí pGWAS do 87 próitéiní ó aicmí próitéine éagsúla tras-chlocalize le torthaí OPN GWAS do rs4253311 ag KLKB1 (Tábla S5). D’fhormhór na dtorthaí colocalization

Fig 3. Comparáid a dhéanamh idir staitisticí achoimre ó OPN GWAS agus fíochán GTex comhlocalú: (A) MEPE: OPN agus fíochán scamhóg (H4: p12=0.99), (B) SPP1: OPN agus briseán (H4: p{{ 6}}.85); (C) F11: OPN agus artaire tibial (H4: P12=0.98). Ar chlé: plota scaipthe ag déanamh comparáide idir p-luachanna ón dá fhoinse agus a chéile (scála -log10). Ar dheis uachtarach: torthaí GWAS OPN don réigiún spéise. Ar dheis íochtair: Torthaí GTex GWAS do réigiún spéise an orgáin faoi seach. Léiríonn dathanna comhghaol LD (r2) ag baint úsáide as daonra EUR 1000G mar thagairt.

(60/87, 69%), bhí treo éifeacht OPN agus próitéiní comhsheasmhach, agus is é sin le rá go bhfuil baint ag an KKS gníomhachtaithe le speictream leathan próisis, mar athlasadh, ailse, galar cardashoithíoch, chomh maith le (patho). ) róil fiseolaíocha sna duáin agus sa lárchóras néaróg. Maidir le próitéiní mapáilte 86, rinneadh anailís saibhrithe Ontology Géine (GO) chun measúnú a dhéanamh ar cibé an saibhríodh a ngéinte ionchódaithe i dtéarmaí a léiríonn comhpháirteanna ceallacha sonracha agus feidhmeanna móilíneacha (Ábhar agus modhanna, S6 Table). Mar gheall ar struchtúr ordlathach na liostaí tagartha, braitheann téarmaí bainteacha go páirteach ar a chéile a léiríonn m.sh. feidhmeanna móilíneacha uprialaithe forluiteacha chomh maith le gníomhaíochtaí hormóin agus gabhdóirí uprialaithe (S9 Fíor).

Galair UK Biobank (UKB).

To address the interplay between genetic modulation of OPN levels and phenotypes we further conducted a colocalization analysis with binary UKB disease traits that showed a genome-wide significant association in the GeneAtlas resource [23]. Based on marginal association statistics, no positive colocalization was detected between OPN and various disease traits (S7 Table). Still, for four of seven traits with an association signal different from the OPN signal in the region (H3: p1.2>0.8), aimsíodh an dara comhartha comhlachais neamhspleách don tréith galair faoi seach i UKB. Rinneamar anailísí comhshuíomh breise ansin bunaithe ar na staitisticí comhlachais coinníollach a fuarthas agus d'aithin muid comhlonnú dearfach idir an comhartha comhlachais OPN ag rs4253311 ag an lócas KLKB1 agus rs1593 le haghaidh trombóis veiníre domhain (DVT; H4: p12=0.96; S7 Tábla agus S10 Fíor). Sa GeneAtlas GWAS de DVT, bhain an mór-ailéil de rs1593 (A, minicíocht ailléil=0.87) le riosca níos airde do DVT (NÓ=1.2, p-value 2.4e{{ 18}}), mar a bhí an mór-ailéil de rs4253311 (mór ailléil: G, minicíocht ailléil=0.51, NÓ=1.13, p-value=2.6e{{27 }}).