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目的:在中国汉族人群中开展吸烟对DNA甲基化影响的基因组关联性研究,并探讨吸烟相关CpGs的甲基化水平与吸烟内暴露标志物、相应基因表达水平之间的关联性。 方法:本研究采取两阶段(发现和验证)的研究策略,发现阶段在400名湖北招募的研究对象(包括137名焦化工人、101名急性冠脉综合征患者和162名武汉社区居民)中,进行吸烟与DNA甲基化水平的基因组关联性分析。验证阶段在196名广东招募的研究对象(包括97名急性冠脉综合征患者和99名珠海社区居民)中,对在发现阶段达到全基因组显著性水平的CpGs进行验证。所有研究对象的基因组甲基化水平均采用Illumina Human450K甲基化芯片(包含>485000个CpGs)进行检测。针对在验证阶段达到显著性水平的CpGs,进一步在48名湖北十堰招募的健康个体中探讨其DNA甲基化水平(采用Human450K甲基化芯片检测)与相应基因mRNA水平(采用Illumina HumanHT-12 v4表达谱芯片检测)之间的关联性。此外,在无多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbon,PAHs)职业暴露的健康男性人群中,分析吸烟相关CpGs的甲基化水平与吸烟内暴露标志物之间的关联性。 结果:在发现阶段,有100个CpGs的甲基化水平与吸烟的关联性达到了全基因组显著性水平(FDR<0.05)。其中,34个CpGs(位于21个基因上)的甲基化水平在验证阶段与吸烟存在显著关联性(Bonferroni校正,P<5.0×10-4)。采用Meta分析的方法合并两阶段数据后,进一步发现5个CpGs(位于5个基因上)的甲基化水平与吸烟之间的关联性达到了全基因组显著性水平(P<1.16×10-7),且未被先前研究报道过,它们分别是IL6R(cg09257526),Pmeta=5.59×10-8;NPPA(cg05396397),Pmeta=1.02×10-7;CEP135(cg26542660),Pmeta=1.57×10-8;NEK6(cg14556677),Pmeta=7.99×10-9以及SALL3(cg05080154),Pmeta=4.87×10-8。在上述发现的39个CpGs中,有3个CpGs的甲基化水平与相应基因mRNA水平呈负相关关系(AHRR上的cg05575921对应mRNA探针ILMN_1782679,P=2.81×10-2;AHRR上的cg14817490对应mRNA探针ILMN_1782679,P=4.06×10-2;CDH23上的cg10750182对应mRNA探针ILMN_1779934,P=7.64×10-4);cg26542660的甲基化水平与相应基因mRNA水平呈正相关关系(位于CEP135上,对应mRNA探针ILMN_1693766,P=1.07×10-2)。此外,在无PAHs职业暴露的健康男性人群中,通过分析吸烟相关的DNA甲基化改变与吸烟内暴露标志物(2-羟基萘)之间的关系,发现在验证阶段达到显著性水平的34个CpGs中,有16个CpGs的甲基化水平与尿2-羟基萘水平存在显著关联性(Bonferroni校正,P<1.47×10-3)。对这16个CpGs的中介效应分析结果显示,其中8个CpGs的吸烟相关甲基化改变可能由2-羟基萘介导。 结论:本研究在中国汉族人群中验证了34个与吸烟相关的DNA甲基化位点,同时发现了5个潜在的吸烟相关CpGs,其甲基化水平与吸烟的关联性未在其他研究中报道过。吸烟相关CpGs的甲基化改变可能影响相应基因mRNA的水平,且吸烟对部分基因DNA甲基化的影响在一定程度上可能由萘的代谢通路介导。