DGAT1 p.M435L 및 p.K232A 변이체가 사전에 미치는 영향 분석

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Aug 01, 2023

DGAT1 p.M435L 및 p.K232A 변이체가 사전에 미치는 영향 분석

과학 보고서 13권,

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8999(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

DGAT1은 지방 대사와 트리아실글리세리드 합성에 중요한 역할을 합니다. 현재까지 소의 우유 생산 특성을 변경하는 두 가지 DGAT1 기능 상실 변종, 즉 p.M435L 및 p.K232A만 보고되었습니다. p.M435L 변이체는 드문 변경이며 엑손 16의 건너뛰기와 관련되어 비기능성 잘린 단백질을 생성하고 p.K232A 함유 일배체형은 여러 DGAT1 인트론의 스플라이싱 속도 수정과 관련되어 있습니다. 특히, 인트론 7 접합의 스플라이싱 속도를 감소시키는 p.K232A 변이체의 직접적인 인과성은 MAC-T 세포에서 미니유전자 분석을 사용하여 검증되었습니다. 이들 DGAT1 변이체 모두 스플라이싱을 생성하는 것으로 나타났기 때문에 우리는 HEK293T 및 MAC-T 세포에서 p.M435L 및 p.K232A 변이체를 재분석하기 위한 전체 길이 유전자 분석(FLGA)을 개발했습니다. p.M435L 변이체를 보유하는 전장 DGAT1 발현 구조물로 형질감염된 세포의 정성적 RT-PCR 분석은 엑손 16의 완전한 건너뛰기를 강조했습니다. 유형 구조는 인트론 7의 스플라이싱에 대한 이 변종의 가능한 효과를 암시합니다. 마지막으로, p.K232A 운반 구조로 형질감염된 세포의 정량적 RT-PCR 분석에서는 인트론 1, 2의 스플라이싱 속도에 어떤 중요한 변형도 나타나지 않았습니다. 7. 결론적으로, DGAT1 FLGA는 이전에 생체 내에서 관찰된 p.M435L 영향을 확인했지만, p.K232A 변이체가 인트론 7의 스플라이싱 속도를 크게 감소시켰다는 가설은 무효화되었습니다.

DGAT1 유전자에 의해 암호화된 디아글리세리드 O-아실트랜스퍼라제 1은 디글리세리드와 아실-조효소 A로부터 트리글리세리드의 합성을 촉매하는 효소입니다. 2002년에 DGAT1 p.K232A 미스센스 변종(BTA14:611019AA>GC)은 다음과 같은 주요 변이와 연관되어 있었습니다. 소의 우유 생산량과 구성1. 이 변종의 빈도는 고려되는 품종에 따라 다르지만, 젖소의 주요 품종에서 흔히 발견됩니다. 낙농 산업에 대한 중요한 경제적 결과로 인해 소 DGAT1 p.K232A 변종의 역할이 광범위하게 연구되고 검토되었습니다2. 전 세계적으로 p.K232A 변종은 지방 생산량, 지방 함량 및 단백질 함량을 낮추고 우유 생산 단백질 및 유당 생산량을 높이는 것과 관련이 있습니다. 기능적 관점에서 볼 때, 이 변종은 이형접합성 및 동형접합성 p.K232A 운반체에서 측정된 유지방 비율의 감소와 일치하는 방식으로 DGAT1 효소 활성을 크게 감소시키는 것으로 나타났습니다3. 게다가, 엑손 8 내 비밀 5' 스플라이싱 부위(5'SS)의 사용도 검출되었으며, p.K232 대립유전자를 보유한 동물에서 더욱 두드러졌습니다. 그러나 p.K232 대립유전자에 대한 동형접합성, p.A232 대립유전자에 대한 동형접합, 이형접합 동물 사이의 비정상/정상 전사 비율의 차이가 우유 표현형의 변화를 설명할 수 있는 주요 요소로 확인되지는 않았습니다. 약하다3.

최근에는 Fink et al. 보완적인 생체 내 및 시험관 내 방법에 의존하는 접근법을 사용하여 p.K232A 변종의 spliceogenicity를 더 깊이 조사했습니다. 375마리의 젖소와 DGAT1 유전자와 중첩되는 1Mbp 간격으로 존재하는 3128개의 이전에 귀속된 서열 변이체를 나타내는 유방 RNA-seq 데이터 세트를 사용하여 연관 분석을 수행한 후, 그들은 p.K232A 함유 일배체형이 생체 내에서 감소된 DGAT1 발현과 연관되어 있음을 관찰했습니다. 여러 인트론의 접합 속도 수정. 흥미롭게도, p.K232A 변이체는 인트론 2 및 7 스플라이싱의 변형과 관련하여 가장 관련성이 높은 SNP였습니다. 또한, 소 유방 상피(MAC-T) 세포의 미니유전자 분석에서는 이 변이체가 인트론 7의 스플라이싱 속도를 감소시키는 것으로 나타났습니다. 이는 p.K232A가 생체 내에서 관찰되는 인트론 7의 스플라이싱 변형을 일으킨다는 것을 의미합니다.

Full-length gene assays (FLGA) have been routinely used to analyse numerous splicing variants within the human SPINK1 geneA variant on pre-mRNA splicing. Gut 66, 2195–2196 (2017)." href="#ref-CR6" id="ref-link-section-d326251e452">6,7,8,9,10 and 5’SS GT>GC or GC>GT variants in 43 different genesGT and GT>GC variants differ markedly in terms of their functionality and pathogenicity. Hum. Mutat. 41, 1358–1364 (2020)." href="/articles/s41598-023-36142-z#ref-CR11" id="ref-link-section-d326251e459">11,GC variants capable of generating wild-type transcripts. Hum. Mutat. 40, 1856–1873 (2019)." href="/articles/s41598-023-36142-z#ref-CR12" id="ref-link-section-d326251e462"12. In order to assess the spliceogenicity of a variant, the minigene assay is easier to employ than the FLGA and therefore more commonly used. The FLGA although presents two major advantages. First, the analysis of a splicing variant carried by a pre-mRNA transcript which has been generated by an episomal expression vector is more biologically relevant when integrating the whole gene sequence, since the nature and the length of the sequence context is known to impact RNA structures and splicing processes13,14,15. Next, the FLGA allows the assessment of any kind of genetic variants on splicing including deep intronic ones. Therefore, we created a bovine DGAT1 FLGA in order to validate the effect of both p.M435L and p.K232A on splicing in a robust experimental system./p>

Thus, we attempted to replicate the most compelling result from the Fink et al. study which was the decrease in the splicing rate of junction 7 caused by the p.K232A variant4. The possible effects on the splicing of introns 1 and 2 were also tested. In a manner comparable to theirs, we have set up quantitative RT-PCR and we have measured DGAT1 spliced and unspliced transcripts relative expression at each junction, as the average percentage of splicing, in MAC-T cells transfected with pcDNA3.1-DGAT1 constructs. We did not observe any significant difference between (WT) and (K232A) conditions on any splicing parameters related to junction 1, 2 or 7. Conversely, the minigene assay developed by Fink et al. showed a 4-fold increase in terms of spliced transcript relative expression for the p.K232 allele by comparison to the p.A232 allele in the context of the junction 7, what resulted in a dramatic rise of intron 7 splicing ratio. Such a strong discordance may seem a little surprising but it can be explained by differences in terms of methodological choices or technical considerations between both studies. First, and as we have mentioned in the introduction, using a truncated or chimeric genomic sequence of a gene to perform episomal splicing reporter assays is less reliable than using the full gene sequence. A minigene harbouring all exons of a gene but lacking several of its introns as used by Fink et al. may generate strong false positives. This kind of bias has been unmasked by Wu et al., who used FLGA to analyse the human SPINK1 c.194G>A variant previously classified as strongly spliceogenic using minigene assayA variant on pre-mRNA splicing. Gut 66, 2195–2196 (2017)." href="/articles/s41598-023-36142-z#ref-CR6" id="ref-link-section-d326251e945"6,16. They revealed that this variant actually had no effect on splicing. Subsequently, it is also recognized that cell line-based experiments may suffer from a lack of reproducibility, especially when performed by different experimenters, in different laboratories, and using different cell preparations17. This may have contributed to conflicting results between our study and that of Fink et al./p>T, BTA14:608021C>T), but they were located outside the splice sites and far away from the two studied variants./p>C) and p.K232A (c.694AA>GC) variants were introduced into the pcDNA3.1-DGAT1 (WT) construct by means of the QuikChange II XL Site‐Directed Mutagenesis Kit (Agilent Technologies). Mutagenesis was performed in a 51 μl mixture containing 2.5 U PfuUltra HF DNA polymerase, 1 μl dNTP mix, 5 μl 10× reaction buffer, 3 μl QuikSolution, 20 ng pcDNA3.1-DGAT1, and 125 ng each mutagenesis primer M1 and M2 or alternatively M3 and M4 (Table 1). The PCR program had an initial denaturation at 95 °C for 1 min, followed by 18 cycles of denaturation at 95 °C for 50 s, annealing at 60 °C for 50 s, and extension at 68 °C for 28 min, and a final extension at 68 °C for 7 min. The post-PCR reaction mixture was treated with DpnI at 37 °C for 1 hr then 4 µL of the resulting products were transformed into XL10‐Gold Ultracompetent cells (Agilent Technologies). Transformed cells were spread on LB agar plates with 50 μg/ml ampicillin then several selected colonies were used to prepare miniprep plasmid productions with QIAprep Spin Miniprep Kit (Qiagen). Miniprep plasmids were analysed by Sanger sequencing in order to verify the successful introduction of the desired substitution and one large scale NucleoBond Xtra Midi EF plasmid production was done and quantified for each variant. Constructs harbouring p.M435L and p.K232A variants were named pcDNA3.1-DGAT1 (M435L) and pcDNA3.1-DGAT1 (K232A), respectively./p>A variant on pre-mRNA splicing. Gut 66, 2195–2196 (2017)./p>GT and GT>GC variants differ markedly in terms of their functionality and pathogenicity. Hum. Mutat. 41, 1358–1364 (2020)./p>GC variants capable of generating wild-type transcripts. Hum. Mutat. 40, 1856–1873 (2019)./p>