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Genetic Regulation of Liver Metabolites and Transcripts Linking to Biochemical-Clinical Parameters
(2019)
Given the central metabolic role of the liver, hepatic metabolites and transcripts reflect the organismal physiological state. Biochemical-clinical plasma biomarkers, hepatic metabolites, transcripts, and single nucleotide polymorphism (SNP) genotypes of some 300 pigs were integrated by weighted correlation networks and genome-wide association analyses. Network-based approaches of transcriptomic and metabolomics data revealed linked of transcripts and metabolites of the pentose phosphate pathway (PPP). This finding was evidenced by using a NADP/NADPH assay and HDAC4 and G6PD transcript quantification with the latter coding for first limiting enzyme of this pathway and by RNAi knockdown experiments of HDAC4. Other transcripts including ARG2 and SLC22A7 showed link to amino acids and biomarkers. The amino acid metabolites were linked with transcripts of immune or acute phase response signaling, whereas the carbohydrate metabolites were highly enrich in cholesterol biosynthesis transcripts. Genome-wide association analyses revealed 180 metabolic quantitative trait loci (mQTL) (p < 10-4). Trans-4-hydroxy-L-proline (p = 6 × 10-9), being strongly correlated with plasma creatinine (CREA), showed strongest association with SNPs on chromosome 6 that had pleiotropic effects on PRODH2 expression as revealed by multivariate analysis. Consideration of shared marker association with biomarkers, metabolites, and transcripts revealed 144 SNPs associated with 44 metabolites and 69 transcripts that are correlated with each other, representing 176 mQTL and expression quantitative trait loci (eQTL). This is the first work to report genetic variants associated with liver metabolite and transcript levels as well as blood biochemical-clinical parameters in a healthy porcine model. The identified associations provide links between variation at the genome, transcriptome, and metabolome level molecules with clinically relevant phenotypes. This approach has the potential to detect novel biomarkers displaying individual variation and promoting predictive biology in medicine and animal breeding.
In der vorliegenden Arbeit wurden Typ 2 Diabetiker hinsichtlich ihrer Zugehörigkeit zum LADA analysiert, außerdem wurde nach genetischen Zusammenhängen von SNPs auf und zwischen den Genen REPIN1 und RARRES2 in Bezug auf BMI und WHR als Facetten des Metabolischen Syndroms untersucht. Dazu wurden 98 Typ 2 Diabetiker einer allgemeinmedizinischen Praxis in Lühmannsdorf, Ostvorpommern sowie eine Kontrollgruppe von 104 normgewichtigen nichtdiabetischen Probanden (BMI<25) geschlechtsspezifisch erfasst, ausgewertet und statistisch verglichen. Für die genetischen Untersuchungen wurde als Vergleich noch eine Gruppe mit ähnlichem Charakter aus Leipzig hinzugezogen. Bei 3,4 Prozent der insgesamt 98 untersuchten Typ 2 Diabetiker aus OVP wurden GAD-Antikörper als Hinweis für eine Zuordnung zum LADA nachgewiesen. Das waren weniger Typ 2 Diabetiker als nach publizierten Studien erwartet (5-10 Prozent). Übereinstimmend zeigte sich, dass die Diabetiker beider Populationen mit einem BMI >30 und einer WHR >1 übergewichtig bzw. adipös waren. Signifikante Unterschiede wurden jeweils bei einem der fünf untersuchten SNPs in der Genotypenverteilung zwischen diabetischen und nichtdiabetischen Probanden beider Populationen nachgewiesen. Signifikante Unterschiede zeigten sich auch zwischen den Genotypen und dem BMI bei nichtdiabetischen Männern und Frauen aus Leipzig sowie der WHR bei diabetischen Frauen aus Leipzig. Keine signifikanten Unterschiede fanden sich bei den Probanden aus OVP.