Association study of microRNA binding site in 5, 10-Methylenetetrahydrofolate reductase (MTFHR) and Thymidylate synthetase (TS) gene polymorphisms with ischemic stroke risk = 5, 10-Methylenetetrahydrofolate reductase (MTFHR)와 Thymidylate synthase (TS) 유전자의 microRNA 결합부위가 가지는 유전적 다형성이 허혈성 뇌졸중의 발병에 미치는 영향 연구

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Stroke is the third most common cause of death in many developed countries, and 80% of strokes are ischemic in origin. In South Korea, stroke is the most frequent cause of death after cancer and is more frequent than heart disease. MicroRNAs (miRNAs) are small molecules that post-transcriptional regulate the expression of a large number of protein-coding genes in metazoans, and are suggested to play important roles in fine-tuning immune mechanisms and disease responses. Polymorphisms in either miRNAs or their gene targets may have a significant impact on gene expression by abolishing, weakening or creating miRNA binding sites. In this respect, importance of genetic polymorphisms is associated with the fact that they have significant consequences on the protein and receptor functions. However, no identifiable genetic factor is yet established in ischemic stroke, and further genetic research need to be conducted, especially in genes that are involved in ischemic stroke. We conducted a case&control study of 1000 individuals who were screened for the six of 3'-UTR miRNA binding site polymorphisms (MTHFR 2572C>A [rs4846049], MTHFR 4869C>G [rs1537514], MTHFR 5488C>T [rs3737967], MTHFR 6685T>C [rs4846048], TS 1100T>C [rs699517], TS 1170A>G [rs2790]) by polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP). Patients were enrolled from March 2003 to June 2008 at the Department of Neurology at Bundang Medical Center, CHA University by consecutive referral. The Institutional Review Board at Bundang CHA Medical Center approved the study protocol. A total of 589 patients (mean age SD: 62.63 10.89 years, men: 41.7 %) with ischemic stroke were enrolled. Ischemic stroke was diagnosed by a rapid developing neurological symptoms and concurrent acute infarction documented by brain magnetic resonance imaging (MRI). A total of 411 subjects without any history of neurological disorders were enrolled as controls (mean age SD: 62.82 10.61 years, men: 42.1%).
MTHFR 2572C>A, TS 1100T>C and TS 1170A>G polymorphisms were significantly associated with ischemic stroke prevalence. MTHFR 2572CA+AA genotype was synergic effect for stroke incidence in low folate level or high Homocysteine level. MTHFR and TS allele combination analysis was risky correlation with stroke in MTHFR 2572 A allele and TS 1100 C allele. However, haplotype with MTHFR 4869 C allele or MTHFR 6685 C allele were resistance related to stroke risk. In addition, haplotype of TS 1170 G allele was demonstrated prevention for stroke prevalence. Gene-gene interaction effects by MDR method investigated that show to changing result for stroke prevalence according to TS 1100 / 1170 alleles rather than MTHFR allele combination. In Conclusion, this study suggests that 3'-UTR miRNA binding site polymorphisms in MTHFR 2572 and TS gene may be clinically useful biomarkers for prevention and prognosis management of ischemic stroke.

국문 초록 (Abstract)

뇌졸중은 많은 선진국의 3대 사망원인으로, 뇌졸중의 80%는 허혈성 뇌졸중으로 인해서이다. 대한민국에서 성인 사망원인은 암, 심장질환과 더불어 뇌졸중이 많다. 마이크로 RNA는 후성유전학적인 활동을 하는 작은 분자로 전사 후 조절인자로 많은 단백질 코딩 유전자 발현을 조절하며, 면역 메카니즘과 질병에 대한 반응의 정상 및 대응의 중요한 역할 한다고 제안되고 있다. 이러한 마이크로 RNA 또는 마이크로 RNA가 표적으로 하는 유전자 부위의 다형은 유전자 발현을 막거나, 약하시키거나, 새롭게 만들어 낼 수 있으므로 상당히 유의한 중요성을 가진다. 이러한 점에서 유전적 다형의 중요성은 단백질과 수용기 기능에 대해서 큰 영향을 미치게 되는 요인으로 생각할 수 있다. 허혈성 뇌졸중에서 유전적 요인에 대해 밝혀진 것이 없지만, 앞으로의 유전학 연구에 허혈성 뇌졸중과 관계된 연구, 특히나 유전자 연구에 큰 선도연구가 될 것이다. 우리는 환자군과 대조군 1000명을 대상으로 5, 10-methylenetetrahydrofolate reductase (MTFHR)와 thymidylate synthase (TS) 유전자의 3’ 비번역부위가 가지는 마이크로 RNA 결합 부위의 유전적 다형이 (MTHFR 2572C>A [rs4846049], MTHFR 4869C>G [rs1537514], MTHFR 5488C>T [rs3737967], MTHFR 6685T>C [rs4846048], TS 1100T>C [rs699517], TS 1170A>G [rs2790]) 허혈성 뇌졸중의 발병에 미치는 영향 연구를 PCR-PFLR로 실시하였다. 허혈성 환자군은 2003년 3월에서 2008년 6월까지 분당차병원 신경과에서 모집하였다. 모집한 환자군은 총 589명 (평균나이, 표준편차 62.63, 10.89, 남자: 41.7%) 이다. 허혈성 뇌졸중의 진단은 MRI를 통한 급격한 신경학적 증후와 급성 경색을 판단하였다. 대조군은 총 411명으로 신경학적 이상이 없는 사람들로 모집했다 (평균나이, 표준편차: 62.82, 10.61, 남자: 42.1%).
MTHFR 2572C>A, TS 1100T>C and TS 1170A>G의 다형은 허혈성 뇌졸중의 발병과 상당한 연관성이 있었다. MTHFR 2572CA+AA 유전자형은 낮은 엽산 수치와 높은 호모시스테인 수치와 결합한 상호작용 효과에서 허혈성 뇌졸중 발병 위험이 상승되는 효과를 보였다. MTHFR과 TS 유전자의 대립형질 조합 분석은 MTHFR 2572A와 TS 1100C 대립형질이 허혈성 뇌졸중 발병에 연관성이 있음을 알 수 있었다. 하지만 MTHFR 4869C, 6685C 또는 TS 1170G 대립 형질은 발병 저항과 연관이 있음을 알 수 있었다. MDR 방법을 기반으로 하여 유전자-유전자 상호작용의 대립형질 분석은 MTHFR 유전자보다 TS 유전자의 대립형질에 의한 뇌졸중 발병이 크게 좌우됨을 알 수 있었다. 이 연구에서 우리는 MTFHR과 TS 유전자의 3’ 비번역 부위가 가지는 마이크로 RNA 결합 부위의 유전적 다형이 허혈성 뇌졸중과 충분한 관련이 있으며, 허혈성 뇌졸중의 진단 및 예방, 예후에 잠재적인 생물학적 지표로서 사용될 수 있을 것이라고 생각한다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. INTRODUCTION 1
• Ⅱ. MATERIALS AND METHODS 3
• 1. Study population 3
• 2. Estimation of homocysteine, folate and high density lipoprotein-cholestrol concentration 4
• 3. Genotyping 5
• 4 Statistical Analysis. 6
• 5. The prediction of miRNA binding 7
• Ⅲ. RESULTS 8
• 1. Study Population 8
• 2. Genotype Frequencies of the MTHFR and TS gene 8
• 3. Subtype Analyses of Ischemic Strok 9
• 4. Stratified Analysis of the MTHFR and TS gene for risk factor 10
• 5. Combined Effects Between Gene and Environments on Disease Prevalence 10
• 6. Haplotype Analysis 11
• 7. Gene-Gene Interaction Analyses Using the MDR Method 12
• 8. Difference of tHcy level according to genes polymorphism and MTHFR 677C>T combination models 13
• 9. The prediction of miRNA : target on 3'-UTR variants of the MTHFR gene with TS gene 14
• Ⅳ. DISCUSSION 33
• Ⅴ. CONCLUSION 36
• REFERENCES 37
• ABSTRACT IN KOREAN 41