Ген гамма-глутамилциклотрансферазы - ключевого фермента катаболизма глутатиона и предрасположенность к ишемическому инсульту: анализ ассоциаций с болезнью и функциональное аннотирование ДНК-полиморфизмов

Генетико-эпидемиологическими исследованиями установлено, что полиморфные варианты генов ферментов антиоксидантной системы являются значимыми предикторами риска развития и тяжести проявления ишемического инсульта (ИИ). Целью настоящего исследования было изучение ассоциации трех частых однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) rs38420, rs4270 и rs6462210 гена гамма-глутамилциклотрансферазы (GGCT) - ключевого фермента катаболизма глутатиона с риском развития ИИ и функциональное аннотирование этих SNPs. Материалом для исследования послужили образцы ДНК 1288 неродственных индивидов славянского происхождения, в том числе 600 пациентов с диагнозом ИИ и 688 относительно здоровых добровольцев. Генотипирование полиморфных вариантов гена GGCT осуществлялось с использованием технологии iPLEX на генетическом анализаторе MassARRAY-4. Функциональное аннотирование SNPs осуществлялось биоинформатическими методами с использованием различных онлайн-инструментов и баз данных. Установлена ассоциация генотипа TT SNP rs6462210 с пониженным риском развития ишемического инсульта (OR=0,36 95%CI 0,15-0,85, p=0,01). Биоинформатический анализ регуляторного потенциала исследованных полиморфных вариантов показал, что их фенотипические эффекты проявляются ослаблением транскрипционной активности гена GGCT преимущественно в клетках крови и артериях, главным образом, в результате химических модификаций хроматина. У полиморфизма rs4270, находящегося в тесном неравновесии по сцеплению с SNP rs6462210 (D’=0,966, p<0,01), обнаружен участок связывания c микроРНК hsa-miR-1246, способной блокировать экспрессию GGCT, тем самым, способствуя снижению образования L-цистеина - предшественника глутатиона. В результате исследования впервые показано, что вариабельность гена GGCT может вносить вклад в развитие ИИ. Экспериментальные исследования по оценке регуляторного потенциала полиморфных вариантов гена GGCT потребуются для патофизиологической интерпретации выявленных ассоциаций.

ишемический инсульт, метаболизм глутатиона, гамма-глутамилциклотрансфераза (GGCT), однонуклеотидный полиморфизм (SNP), экспрессия гена, модификация гистонов, аннотирование SNPs

1. Feigin V.L., Lawes C.M., Bennett D.A., Anderson C.S. Stroke epidemiology: a review of population-based studies of incidence, prevalence, and case-fatality in the late 20th century. Lancet Neurol. 2003;2(1):43-53.

2. Hassan A., Markus H.S. Genetics and ischaemic stroke. Brain. 2000;123 (Pt 9):1784-1812.

3. Dichgans M. Genetics of ischaemic stroke. Lancet Neurol. 2007;6(2):149-161.

4. Allen C.L., Bayraktutan U. Oxidative stress and its role in the pathogenesis of ischaemic stroke. Int J Stroke. 2009;4(6):461-470.

5. Ciancarelli I., Di Massimo C., De Amicis D., Carolei A., Tozzi Ciancarelli M.G. Evidence of redox unbalance in post-acute ischemic stroke patients. Curr Neurovasc Res. 2012;9(2):85-90.

6. Chehaibi K., Trabelsi I., Mahdouani K., Slimane M.N. Correlation of Oxidative Stress Parameters and Inflammatory Markers in Ischemic Stroke Patients. J Stroke Cerebrovasc Dis. 2016;25(11):2585-2593.

7. Kölsch H., Linnebank M., Lütjohann D., Jessen F., Wüllner U., Harbrecht U., Thelen K.M., Kreis M., Hentschel F., Schulz A., von Bergmann K, Maier W., Heun R. Polymorphisms in glutathione S-transferase omega-1 and AD, vascular dementia, and stroke. Neurology. 2004;63(12):2255-2260.

8. Türkanoğlu A., Can Demirdöğen B., Demirkaya S., Bek S., Adali O. Association analysis of GSTT1, GSTM1 genotype polymorphisms and serum total GST activity with ischemic stroke risk. Neurol Sci. 2010;31(6):727-34.

9. Bilgin E., Can Demirdöğen B., Türkanoğlu Özçelik A., Demirkaya Ş, Adalı O. Association analysis of Glutathione S-transferase omega-1 and omega-2 genetic polymorphisms and ischemic stroke risk in a Turkish population. Neurol Res. 2019;41(2):118-124.

10. Voetsch B., Jin R.C., Bierl C., Benke K.S., Kenet G., Simioni P., Ottaviano F., Damasceno B.P., Annichino-Bizacchi J.M., Handy D.E., Loscalzo J. Promoter polymorphisms in the plasma glutathione peroxidase (GPx-3) gene: a novel risk factor for arterial ischemic stroke among young adults and children. Stroke. 2007;38(1):41-49.

11. Polonikov A., Vialykh E., Vasil’eva O., Bulgakova I., Bushueva O., Illig T., Solodilova M. Genetic variation in glutathione S-transferase genes and risk of nonfatal cerebral stroke in patients suffering from essential hypertension. J Mol Neurosci. 2012;47(3):511-513.

12. Lee B.J., Marchionni L., Andrews C.E., Norris A.L., Nucifora L.G., Wu Y.C., Wright R.A., Pevsner J., Ross C.A., Margolis R.L., Sawa A., Nucifora F.C. Jr. Analysis of differential gene expression mediated by clozapine in human postmortem brains. Schizophr Res. 2017;185:58-66.

13. Пономаренко И.В. Отбор полиморфных локусов для анализа ассоциаций при генетико-эпидемиологических исследованиях. Научный результат. Медицина и фармация. 2018;(4):40-54.

14. Solé X., Guinó E., Valls J., Iniesta R., Moreno V. SNPStats: a web tool for the analysis of association studies. Bioinformatics. 2006;22(15):1928-1929.

15. Callegari A., Liu Y., White C.C., Chait A., Gough P., Raines E.W., Cox D., Kavanagh T.J., Rosenfeld M.E. Gain and loss of function for glutathione synthesis: impact on advanced atherosclerosis in apolipoprotein E-deficient mice. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2011;31(11):2473-2482.

16. Shimizu H., Kiyohara Y., Kato I., Kitazono T., Tanizaki Y., Kubo M., Ueno H., Ibayashi S., Fujishima M., Iida M. Relationship between plasma glutathione levels and cardiovascular disease in a defined population: the Hisayama study. Stroke. 2004;35(9):2072-2077.

17. Zhou Y., Danbolt N.C. Glutamate as a neurotransmitter in the healthy brain. J Neural Transm (Vienna). 2014;121(8):799-817.

18. Li P., Teng F., Gao F., Zhang M., Wu J., Zhang C. Identification of circulating microRNAs as potential biomarkers for detecting acute ischemic stroke. Cell Mol Neurobiol. 2015;35(3):433-447.

19. Wu Y., Zhang R., Zhou C., Xu Y., Guan X., Hu J., Xu Y., Li S. Enhanced expression of vascular cell adhesion molecule-1 by corticotrophin-releasing hormone contributes to progression of atherosclerosis in LDL receptor-deficient mice. Atherosclerosis. 2009;203(2):360-370.