甲基化与多组学研究专题08糖尿病与甲基化

®糖尿病与甲基化解螺旋

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知识金牌解

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牌010203糖尿病的背景介绍糖尿病与甲基化研究现状案例分析CONTENTS课

程

目

录糖尿病背景简介01解

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牌糖尿病：遗传和环境因素相互作用引起的，一组以慢性高血糖为共同特征的代谢异常综合征。诊断标准：有典型糖尿病症状者，空腹血糖≥7.0mmol/L或餐后两小时血糖≥11.1mmol/L即可诊断；无症状者需空腹血糖≥7.0mmol/L和餐后两小时血糖≥11.1mmol/L才达到诊断标准。糖尿病重要现状：糖尿病背景2015年成年(20~79岁)糖尿病患者数前10位国家《全球糖尿病报告》世界卫生组织，日内瓦，2016年解

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牌糖尿病背景解

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牌糖尿病新分类1型DM和LADA解

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牌糖尿病的发病机制糖尿病与甲基化研究现状02解

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牌糖尿病DNA甲基化相关研究汇总遗传,2013年10月,35(10):1143―1152知

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牌Diabetes

&

DNA

methylation解

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牌解

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长案例分析03解

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牌案例一解

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牌样本分布情况解

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牌发现39个T2D显著相关的甲基化位点知

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牌cg19693031解

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牌研究结果显示TXNIP

3′-UTR

cg19693031的甲基化水平随着空腹血糖和HbA1c浓度增加而降低TXNIP蛋白在糖尿病动物和人中过度表达，并且已知3′-UTR在基因表达中起调节作用，cg19693031处的甲基化可能在T2D的病理生理学中发挥作用。解

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牌案例二解

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长解

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牌实验设计知

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牌Figure

1|Agingisassociated

with

altered

DNA

methylation

inhuman

pancreatic

islets(n=87)年龄与241个DNA甲基化位点的改变显著相关，这241个位点分布在154个基因和基因间区域。a:人类胰岛中年龄和DNA甲基化之间最重要的联系,

b,c:基于它们与最近的基因或CpG群岛的关系，

研究者接下来评估了241个显著的甲基化位点的分布这里所有这些与年龄和甲基化有关的125个位点的甲基化随着年龄而增加.解

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长与年龄相关的DNA甲基化变化解

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牌与年龄相关的甲基化变化的基因功能Figure2

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Age-associated

methylation

changes

ofgenes

with

importance

for

diabetes,

b-cellfunction

andmitochondria

(n=87).为进一步了解DNA甲基化改变的生物学相关性,文献检索调查154种差异甲基化基因在胰岛功能和糖尿病发病机制中的潜在作用。

用每个基因名称和糖尿病，胰岛，胰腺β细胞或线粒体功能进行检索.结果显示有30个(19％)已鉴定的基因与糖尿病,胰岛/β-细胞功能或线粒体功能有关,因此这些基因可能对胰岛素分泌和葡萄糖稳态很重要,包括CCND2,CILP2,PBX4,SH2B3,SLC6A4,TCF7和KLF14,其多态性与糖尿病风险有关。知

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牌DNA甲基化与胰岛中的基因表达相关解

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牌Figure4|Knockdown

of

Fhl2,

Zfp518b,

Gnpnat1

and

Hltf

affects

insulin

secretion

inclonal

b-cellsThis

reduced

expression

of

respective

mRNA

by

~65–75%fold

change=刺激葡萄糖的分泌/除以基础葡萄糖水平的分泌FHL2,

ZNF518B,

GNPNAT1,

HLTF甲基化和表达改变对克隆β细胞功能有影响解

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长不同的甲基化基因影响胰岛素分泌知

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牌Figure5|

Methylation

changesof

KLF14,

FHL2,FAM123C

and

ZNF518B

in

human

islets

arereflected

by

methylationchanges

in

bloodhuman

islet

cohort(n=87,

upper

panels);blood

(n=112,

lower

panels)基于血液的胰岛DNA甲基化和功能的生物标志物解

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牌以上数据表明血液中的表观遗传标记与体内胰岛素分泌的测量有关，并可用于预测未来分泌胰岛素的能力。HbA1c和葡萄糖水平与年龄呈正相关KLF14和ZNF518B中CpG位点基线的甲基化在OGTT期间相同时间点测量的升高的胰岛素和C肽水平相关解

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长在基线时KLF14和ZNF518B的DNA甲基化与OGTT期间10.4±0.9年后的随访中测量的改变的胰岛素水平显著相关基于血液的胰岛DNA甲基化和功能的生物标志物知

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牌KLF14,

FHL2

和GNPNAT1CpG位点的高DNA甲基化与较小的风险比相关，因此将来发展成T2D风险较低BaselineFollow-upNon-converters(88

M,

106F)Converters

(49

M,

56F)Non-convertersConvertersPhenotypeAverageMin

-

MaxAverageMin

-

MaAverageMin

-

MaxAverageMin

-

MaxAge

(years)*52.3

±

9.225.7

-72.953.8

±

11.03.6

-

72.62.7

±

9.839.8

-83.864.6

±

12.030.4

-86.5BMI

(kg/m2)**27.1

±

2.920.8

-37.228.9

±

4.31.4

-

43.27.6

±

3.420.0

-36.829.8

±

5.220.7

-45.2Hba1c

(%)**5.4

±

0.53.7

-

7.45.7

±

0.54.0

-

6.65.6

±

0.45.0

-

6.26.6

±

1.81.0

-

13.1Fasting

glucose

(mmol/L)**5.7

±

0.54.5

-

6.95.9

±

0.64.2

-

6.95.4

±

0.63.8

-

7.97.1

±

1.54.4

-

17.0120min

glucose

(mmol/L)**6.3

±

1.52.8

-

10.27.6

±

1.92.3

-11.06.1

±

1.62.0

-

10.711.5

±

3.63.0

-

19.0SupplementaryData

10.

Clinical

characteristics

ofparticipants

fromthe

Botnia

prospective

study299blood：

healthy

at

baseline

and

they

converted

toT2D.105

converters194

non-converters

(controls)解

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长DNA甲基化与未来的T2D关联知

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牌结论老龄化与241个位点的DNA甲基化增加有关。包括以前与T2D相关的基因座，

KLF14。DNA甲基化与多种基因的胰岛表达相关,

包括FHL2,

ZNF518B,

GNPNAT1和HLTF.在β细胞中沉默这些基因会改变胰岛素分泌。证明基于血液的表观遗传生物标志反映了在人类胰岛中鉴定的83个基因中的与年龄相关的甲基化改变，并且一些与胰岛素分泌和T2D相关。解

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牌Nat

Commun,

IF=12.124解

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长疾病种类：Type

1

diabetes技术平台：450k,

27K,

WGBS样本类型：CD4+

T

cells,

CD19+

B

cells,CD14+

CD16-

monocytes

样本数量：52monozygotictwinpairs

区

域：

USA,

Germany案例三知

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牌实验设计解

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牌定义T1D相关的DMPs只在T细胞中发现了一个显著的差异甲基化位点长解

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长Figure3|

DNAmethylation

variation

in

identical

twin

pairs

discordantfor