基于GWAS SNP rs1124674计算分析hsamiR-128在骨质疏松症中的功能和作用机制

刘新红

（重庆第二师范学院 生物与化学工程学院，重庆 400067）

1 骨质疏松症

骨质疏松症（Osteoporosis，OP）是一种以骨量降低、骨组织微结构退化、骨脆性增加为特征的常见复杂多基因疾病。随着年龄的增加及身体激素的变化，人身体的骨量就会下降，当骨量下降、骨脆性增加到一定程度，就会发生骨折，进而发生骨质疏松症[1]。随着我国老年人口比重的不断增加，人口老龄化速度不断加快，骨质疏松症发病率已经处于明显的上升趋势。目前，我国有将近1亿的中年妇女和约6 500万的老年妇女，其中60岁以上的女性骨质疏松症患者比例高达40%。在骨折发生之前，通常无特殊的临床表现，一旦发病，将给患者、家人及社会带来巨大的影响。

目前，全世界公认的诊断骨质疏松症标准是双能X线吸收法（DXA），临床上推荐的测量部位是腰椎1～4节、股骨颈和总髋部。T值=（测定值-同性别同种族正常成人骨峰值）/正常成人骨密度标准差。T值≥-1为正常，-2.5＜T值＜-1为骨量低下，T值≤-2.5则可认定为骨质疏松[2]。骨质疏松症是一种全身性骨病，根据发病机理及成因可分为两大类型，分别是原发性OP和继发性OP。原发性OP除特发性外，分为Ⅰ型和Ⅱ型，其中Ⅰ型为高转换型，主要原因为雌性激素缺乏，又称为绝经后骨质疏松；Ⅱ型为低转换型，主要原因是年龄，又称为老年性骨质疏松；继发性OP是继发于长期用药的不良反应，如继发于甲状腺机能亢进、糖尿病等疾病。

表1 SNP对miRNA靶标结合的预测结果

2 全基因组关联研究

随着国际人类基因组单体型图计划（International Hap Map Project）[3]和千人基因组计划（1000 Genomes Project）[4]的完成，全基因组关联研究（Genome-wide association study, GWAS）——一项关于成千上万个单核苷酸多态性（Single nucleotide polymorphism, SNP）与特定表型之间关联性的测试，已经成为发现复杂疾病发生相关基因和SNP的一种重要方法，并且取得了巨大的成就。2005年，《Science》杂志报道了第一篇关于GWAS研究——年龄相关性黄斑变性[5]，之后陆续出现了有关冠心病、肥胖、2型糖尿病、精神分裂症等的研究报道[6]。

3 骨质疏松症SNP对miRNA结合的影响

蛋白质编码基因是人类遗传疾病表型中主要的功能单位，尽管基因通过mRNA编码蛋白是一个基本原则，但多年来研究者逐渐发现，相当一部分多细胞动物基因组转录物实际上是不编码蛋白质的功能性RNA分子[7]。目前为止，发现的非编码RNA主要包括miRNA、lncRNA、circRNA，其中对miRNA的研究最多、最深入。MicroRNA（miRNA）是一类内生的、长度为20～24个核苷酸的小RNA，其在细胞内具有多种重要的调节作用。在多数情况下，miRNA可以通过与信使RNA的3'端非翻译区（3'UTR）互补结合来抑制mRNA的翻译或调节mRNA的稳定性，处于miRNA结合区域的SNP将会影响miRNA与其结合的特异性。

MiRNA SNP(v2.0) （http://bioinfo.life.hust.edu.cn/miRNASNP2/）是一个研究SNP与miRNA互作的数据库，借助此网站可以缩小候选SNP的范围，为后续研究提供极大便利。通过miRNA SNP计算分析骨质疏松症SNP对miRNA结合的影响，发现rs798949(A/C/T)、rs798943(A/G)、rs1026364(A/G/T)、rs4988291(A/G)、rs798902(C/T)、rs1124674(A/C)、rs6932603(C/T)、rs6932260(C/T)、rs3757322(G/T)、rs3734806(A/G)、rs784288(A/G)这11个 SNP可以影响miRNA的靶标结合效应，见表1。

4 ESR1基因在骨生物学中的作用

雌激素受体（ESR）基因包括ESR1和ESR2，雌激素在细胞分化和骨骼形成中起着重要作用，雌激素主要是通过与ESR1相结合来发挥作用，ESR1基因位于6q25～27，含有8个外显子[8]。ESR1基因上的PvuⅡ和XbaⅠ多态位于内含子1上，它们与骨质疏松症及BMD的研究偏多，但研究结果也存在不一致的现象。2007年关于上述两个多态的meta分析[9]研究表明，PvuⅡ与股骨颈BMD之间有弱相关现象，XbaⅠ多态位点与BMD的关联不显著。Mondockova V等[10]通过对343位绝经后妇女样本进行数据分析，发现ESR1基因上rs9340799单核苷酸多态性可以导致骨密度的降低，实验证明ESR1基因降低骨质疏松症治疗的康复效率。Qiu C等[11]通过meta分析发现ESR1基因上rs2941741、rs3020333、rs7455208三个SNP与骨密度显著相关。转录因子ESR1（ERα）在人类成骨细胞、破骨细胞和骨细胞中表达，ESR1的遗传变异位点与骨质疏松症的相关性在欧洲和东亚人群中得到重复验证。通过预测发现，rs1124674（A/C）可以差异结合miR-128-1，miRBase（http://www.mirbase.org/）碱基序列对比也支持这一预测结果，这为后续进一步研究ESR1的功能，探究骨质疏松症的发生机理提供了新的思路。

5 总结与展望

人类基因组计划与单体型计划的完成使得SNP成为除限制性片段长度多态性（RFLP）和微卫星标记（STR）外的第三代遗传标记。SNP分布广泛、数量众多，是基因组中最常见的遗传变异，占已知多态90%以上；并且大多数SNP为单个碱基的突变，易于快速分型和筛查，SNP位点在查找复杂疾病易感位点中发挥重要作用。通过相关软件可快速查找到SNP差异集合的miRNA，并通过miRNA与靶标基因的互作，揭示靶标基因在骨质疏松症发生过程中的作用。目前的挑战就是进一步研究这些SNP与miRNA的具体功能。