ANRIL调控的相关基因网络在冠状动脉性心脏病中的作用及其分子机制研究

ANRIL is a susceptibility gene of coronary artery disease (CAD) which was found recently. It plays an important role in the pathophysiological processes of CAD by it's cis- or trans- effect on the expression of multiple genes. However, the physiological function of ANRIL and the molecular mechanisms of its pathogenic effects are still unknown. In earlier research, using the method of whole genome expression profiling, we found 187 genes may be affected by ANRIL expression. Furthermore, using bioinformatics analysis and real-time PCR, we confirmed 21 genes are regulated by ANRIL and constructed the genetic regulatory network controlled by ANRIL. In present study, firstly, we will validate more genes that were detected by the whole genome expression profiling and try to confirm which genes are really controlled by the expression of ANRIL. Secondly, we will identify and analysis the function of proteins which are encoded by the genes that are effected by ANRIL. By using the iterative analysis and systems biology methods, we will construct the ANRIL-related signal transduction pathway and genetic regulatory network of CAD. Lastly, we will evaluate the effect of ANRIL on the formation of atherosclerotic plaque by using apoE knockout mouse and study the molecular mechanisms of the effect of ANRIL. In order to clarify the biological effects of ANRIL during the development of atherosclerotic plaque and CAD, and identify potential diagnostic markers and intervention targets.

ANRIL是一个新发现的冠状动脉性心脏病（CAD）相关基因，其可能通过较广泛的顺式或反式调控基因表达的作用在CAD进程中发挥重要的效应，但具体机制未明。前期研究中，我们应用全基因组表达谱芯片发现187个可能受ANRIL影响的基因，通过功能研究确定了其中21个基因受到ANRIL调控，并应用迭代捕获分析初步构建了受ANRIL 调控的相关基因网络。本研究将基于上述工作基础，通过功能学研究，确定经细胞生物学实验与生物信息学分析发现的受ANRIL调控的下游基因，筛选可能影响ANRIL转录的分子，构建与ANRIL相关的信号通路及基因调控网络；鉴定、分析受ANRIL调控基因所编码的蛋白，研究ANRIL介导动脉粥样硬化的分子机制，以期阐明ANRIL在动脉粥样硬化斑块形成及CAD发生发展过程中的生物学效应，并发现潜在的诊断标志物和干预靶点。

9P21 locus是与动脉粥样硬化（AS）疾病高度关联的遗传位点，该位点所在区域的非编码RNA基因ANRIL参与的基因调控网络是影响AS发生发展的重要环节。在本研究中，我们发现并确定数个受ANRIL调控的下游基因，初步构建并分析受ANRIL调控的相关基因网络，发现IL-33/ST2L途径可能参与了动脉粥样硬化与冠状动脉硬化性心脏病的遗传学机制，IL-33/ST2L途径的基因变异之间的遗传交互作用可增加近5倍的冠心病发生风险；编码炎症反应调节分子基因CARD8是ANRIL的靶向下游基因，CARD8自身遗传性变异、或是ANRIL通过对Alu序列的识别与染色质结合调控CARD8表达均可能影响CARD8的正常功能，并参与AS发生时的局部炎性反应过程；由于ANRIL调控的基因CARD8是组成炎性复合体NLRP3的重要成员，我们基于GWAS数据的遗传通路分析方法对GWAS数据中组成炎性复合体关联的补体途径的32个基因进行研究，结果显示位于C3AR1 基因3′-非翻译序列的rs7842与C6基因第13内含子的 rs4400166显著增加CAD发生风险，并可通过cis-eQTL作用分别调控C3AR1和C6表达，提示影响C3AR1与C6基因表达的常见变异是导致CAD发生的重要遗传因素之一；干扰NLRP3的主要效应蛋白Caspase-1表达后，还发现血管内皮细胞编码氯离子通道的相关基因在转录水平存在差异表达，随后研究结果显示血清氯离子浓度升高是冠状动脉疾病的独立风险因子；（4）对编码IL-27基因启动子区域rs153109与冠心病的关联分析发现该遗传变异位点与动脉粥样硬化严重程度关系无明显相关，提示IL-27可能是冠心病发生过程中的炎性标志之一；IL-2 是一类与冠心病搭桥术后发生心律失常关联的促炎性细胞因子，我们发现IL-2可通过P53途径，显著上调SCN3B表达，增加钠电流密度并参与心律失常发生。上述研究结果已达到预期目标，并为深入研究ANRIL及其遗传互作网络在CAD发生发展过程中的作用，发现影响AS进程的关键物质提供了基础。