Митохондриальная ДНК несет в себе гены, связанные с риском развития подагры.

ОБЩИЕ ДАННЫЕ:
Накапливаются данные о вовлечении аллелей митохондриальной ДНК (мтДНК), которые независимы от ядерного генома, в процесс развития болезней, особенно болезней обмена веществ. Однако данная область исследований отстает от изучения ядерных аллелей, кодирующих сложные признаки, например, подагру.

МЕТОДЫ:
Секвенирование нового поколения применялось для изучения взаимосвязи между аллелями мтДНК и различными фенотипами у 52 мужчин с подагрой и 104 мужчин, соответствующих по возрасту, из группы контроля без подагры с использованием образцов полногеномного секвенирования из биобанка Тайвани.

Были обнаружены отличия от стандартной последовательности аллелей (GRCh38). Для определения аллелей митохондриальных генов, связанных развитием подагры, применялся тест ассоциации ядра последовательности (SKAT).

Для оценки патогенности аллелей использовались следующие инструменты: фенотипирование полиморфизмов, программное обеспечение SIFT, прогнозирование патогенности мутаций (PMUT), база данных митохондриального генома человека (mtDB), множественное выравнивание с помощью быстрого преобразования Фурье (MAFFT) и гены митохондриальной тРНК млекопитающих (Mamit-tRNA).

Также проводилась валидация выбранных аллелей посредством количественной полимеразной цепной реакции однонуклеотидных полиморфизмов (кПЦР ОНП).

РЕЗУЛЬТАТЫ:
Мы определили 456 аллелей у пациентов с подагрой и 640 аллелей у здоровых лиц из группы контроля, при этом 274 аллели имелись в обеих группах. Митохондриальные гены были связаны с развитием подагры, при этом гены MT-CO3, MT-TA, MT-TC и MT-TT содержали потенциально патогенные аллели, ассоциированные с развитием подагры, и демонстрировали доказательства генных взаимодействий.

Выраженность гетероплазмии потенциально патогенных аллелей превышала метаболические пороги проявления патогенности. Валидационные исследования подтвердили результаты секвенирования нового поколения выбранных аллелей, среди них потенциально патогенные аллели гена MT-CO3, связанные с уровнем липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) (P = 0,034).

ВЫВОДЫ:
Данное исследование способствовало пониманию двух научных фактов. Во-первых, это было наиболее широкое митохондриальное геномное профилирование, связанное с подагрой. Во-вторых, наши результаты подтвердили влияние митохондрий на развитие подагры и уровень ЛПВП; данная концепция проведения комплексного исследования может применяться и для других заболеваний, при которых наблюдается митохондриальная дисфункция.

Tseng CC, Chen CJ, Yen JH, Huang HY, Chang JG, Chang SJ, Liao WT.
Arthritis Res Ther. 2018 Jul 6;20(1):137
PMID: 29 976 239
PMCID: PMC6034246
DOI: 10.1186/s13075−018−1637−5

Next-generation sequencing profiling of mitochondrial genomes in gout

BACKGROUND:

Accumulating evidence implicates mitochondrial DNA (mtDNA) alleles, which are independent of the nuclear genome, in disease, especially in human metabolic diseases. However, this area of investigation has lagged behind in researching the nuclear alleles in complex traits, for example, in gout.

METHODS:

Next-generation sequencing was utilized to investigate the relationship between mtDNA alleles and phenotypic variations in 52 male patients with gout and 104 age-matched male non-gout controls from the Taiwan Biobank whole-genome sequencing samples. Differences from a reference sequence (GRCh38) were identified. The sequence kernel association test (SKAT) was applied to identify gout-associated alleles in mitochondrial genes.

The tools Polymorphism Phenotyping, Sorting Intolerant From Tolerant (SIFT), Predict the pathology of Mutations (PMUT), Human Mitochondrial Genome Database (mtDB), Multiple Alignment using Fast Fourier Transform (MAFFT), and Mammalian Mitochondrial tRNA Genes (Mamit-tRNA) were used to evaluate pathogenicity of alleles. Validation of selected alleles by quantitative polymerase chain reaction of single nucleotide polymorphisms (qPCR SNPs) was also performed.

RESULTS:

We identified 456 alleles in patients with gout and 640 alleles in non-gout controls with 274 alleles shared by both. Mitochondrial genes were associated with gout, with MT-CO3, MT-TA, MT-TC, and MT-TT containing potentially pathogenic gout-associated alleles and displaying evidence of gene-gene interactions.

All heteroplasmy levels of potentially pathogenic alleles exceeded metabolic thresholds for pathogenicity. Validation assays confirmed the next-generation sequencing results of selected alleles. Among them, potentially pathogenic MT-CO3 alleles correlated with high-density lipoprotein (HDL) levels (P = 0.034).

CONCLUSION:

This study provided two scientific insights. First, this was the most extensive mitochondrial genomic profiling associated with gout. Second, our results supported the roles of mitochondria in gout and HDL, and this comprehensive analysis framework can be applied to other diseases in which mitochondrial dysfunction has been implicated.