Identification of transcription factors and cofactors binding to type 2 diabetes risk variants which modulate allele- and tissue-specific gene expression and phenotypes.
Final Report Abstract
Der TCF7L2-Locus (Transkriptionsfaktor 7-like 2) ist unzweifelhaft mit dem Risiko für die Entwicklung eines Typ 2-Diabetes assoziiert. Genetische Feinkartierungen und eine Fülle von in vivo- und in vitro-Daten deuten darauf hin, daß die intronische Variante rs7903146 im TCF7L2-Locus als kausale, vermutlich genregulatorische Variante anzusehen ist. In menschlichen Pankreasinseln ist das rs7903146-T-Risikoallel in einer offenen Chromatinregion lokalisiert und daher für die Bindung regulatorischer Proteine zugänglich. Bisher konnten zwei Proteine, PARP1 und HMGB1, identifiziert werden, die an das Nichtrisiko-C-Allel binden. Allerdings sind beide Proteine ubiquitär exprimiert und besitzen eine eher geringe Sequenzspezifität. Mittels rs7903146-allelespezifischer Affinitäts-Chromatographie/Tandem-Massen- Spektroskopie (AC-MS/MS) konnten wir in Protein-Kernextrakten aus beta-Zell-, Hepatozyten- und Adipozyten-Zelllinien mehrere potenzielle Bindungspartner identifizieren, wie HMGA2, PDX1 und STAT1. Für HMGA2 (High Mobility Group AT- Hook 2) fanden wir in zwei Zelllinien (Huh7 und 1.1B4) eine signifikant angereicherte Bindung an das rs7903146 T-Risikoallel. Zudem konnten wir die zuvor berichtete Bindung von PARP1 (Poly-ADP-Ribose-Polymerase 1) und HMGB1 (High-Mobility-Group-Protein B1) an dieser genomischen Region bestätigen, jedoch zeigte sich keine Anreicherung am Risikoallel. Die allelspezifische Bindung von HMGA2 wurde mittels Supershift-EMSA verifiziert. Im Weiteren konnte diese allelspezifische Bindung in primären Schweineinseln bestätigt werden. Zusätzlich konnte wir mittels Chromatin-Immunpräzipitation (ChIP) zeigen, daß HMGA2 an die benachbarte genomische Region von rs7903146 bindet. Initiale knock-down-Experimente in 1.1B4-Zellen zeigten zwar keine Änderung der TCF7L2-Expression, dafür aber einen signifikanten Anstieg der ACSL5-Expression (Acyl-CoA Synthetase Long Chain Family Member 5). ACSL5 ist direkt stromaufwärts von TCF7L2 lokalisiert. Interessanterweise zeigen Acsl5-knock-out-Mäuse weniger Fettleibigkeit und eine verbesserte Insulinsensitivität. Für weitere Kandidaten konnte initial eine allelspezifische Bindung verifiziert werden. Ähnlich wie bei den zuvor identifizierten Faktoren PARP1 und HMGB1 kann das hier identifizierte HMGA2 zu einem besseren Verständnis der molekularen Mechanismen beitragen, die der genetischen Assoziation des TCF7L2-Locus mit Typ 2-Diabetes zugrunde liegen. Einschränkend ist allerdings anzumerken, dass alle identifizierten Faktoren eher schwache Effekte zeigten, was aber mit der polygenen Natur des Typ 2-Diabetes in Einklang steht.
Publications
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Allele-specific quantitative proteomics unravels molecular mechanisms modulated by cis-regulatory PPARG locus variation. Nucleic Acids Research, 45(6), 3266-3279.
Lee, Heekyoung; Qian, Kun; von Toerne, Christine; Hoerburger, Lena; Claussnitzer, Melina; Hoffmann, Christoph; Glunk, Viktoria; Wahl, Simone; Breier, Michaela; Eck, Franziska; Jafari, Leili; Molnos, Sophie; Grallert, Harald; Dahlman, Ingrid; Arner, Peter; Brunner, Cornelia; Hauner, Hans; Hauck, Stefanie M. & Laumen, Helmut
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Dynamic modelling of an ACADS genotype in fatty acid oxidation – Application of cellular models for the analysis of common genetic variants. PLOS ONE, 14(5)
Matejka, Kerstin; Stückler, Ferdinand; Salomon, Michael; Ensenauer, Regina; Reischl, Eva; Hoerburger, Lena; Grallert, Harald; Kastenmüller, Gabi; Peters, Annette; Daniel, Hannelore; Krumsiek, Jan; Theis, Fabian J.; Hauner, Hans & Laumen, Helmut
