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從老鼠到人類以多體學探討CLEC18A相關之表型分析
Other Title
Multiple omics analyses reveal phenotypic landscape of CLEC18A: From mouse to human
Type
thesis
Date Issued
2022-07-08
Author(s)
徐瑜彣
Advisor
張偉嶠; 謝世良; 黃婉媜
Subjects
系所名稱：轉譯醫學博士學位學程
Publisher
轉譯醫學博士學位學程
Description
口試委員：張偉嶠 CHANG, WEI-CHIAO;謝世良 HSIEH, SHIE-LIANG;黃婉媜 HUANG, WAN-CHEN;張建國 CHANG, JAN-GOWTH;王紋璋 WANG, WEN-CHANG;張哲菖 CHANG, CHE-CHANG;楊懷壹 YANG, HWA-I
網際網路,開放日期為2027-07-25
網際網路,開放日期為2027-07-25
Abstract
C型凝集素(CLEC)是一類被認為受鈣離子所調控的醣蛋白，對於抗原辨識、免疫調節啟動等扮演重要的角色。此類蛋白含有一段約130個氨基酸序列的醣辨識區，根據其蛋白構型，CLEC家族共區分成17類。而CLEC18被歸在第16類，其蛋白構型主要包含三個功能區：CAP/SCP/TAPS、EGF和CRD。人類的CLEC18座落在染色體16q22的位置，包含三個序列高度重複的基因：CLEC18A、CLEC18B和CLEC18C。
免疫螢光染色發現CLEC18除了分布在細胞內的高基氏體(Golgi apparatus)、內質網(endoplasmic reticulum)和初級胞內體(early endosome)，也會分泌至細胞外(extracellular milieu)。在CLEC18家族的CRD區段第339號和第421號位置發生氨基酸改變時，會影響聚糖(glycan)的親和專一性。最近的研究更指出，CLEC18第339號位置發生氨基酸改變，與TLR3仍能形成共同受體(co-receptor)且能強化免疫反應以抵抗病毒的感染。此外，過去曾報導CAP super family 具有攜帶並運送脂質之功能，然而在CLEC18上的CAP/SCP/TAPS 功能區是否具有類似的功能，以及其所在生物體中所扮演的角色以及其相關的性狀，目前仍未有一個系統性的研究。
本研究首先利用人類生物檢體資料庫的分析，進行CLEC18 基因組的全表型關聯性研究。接著，尋找具有潛在影響CLEC18基因表現量及蛋白質功能的基因多型性（single nucleotide polymorphism, SNP），進一步擴大樣本數與結合眾多不同資料庫，延伸至人類基因多型性所連結之多體學性狀(包含轉錄體、蛋白質體、代謝體等)與臨床結果，進行一系列的探討。此外，我們也進行老鼠實驗，觀察將Clec18a基因剔除後所引起之相關表型紀錄 ，並利用293T細胞，進行過度表現(over-expressed) CLEC18A，觀察對於脂質生成的影響。
在本研究中，我們首先發現了多個CLEC18A 基因多型性與血液中尿酸的表現量呈現顯著相關。接著我們找到一具有功能性影響的基因多型性，位於CLEC18A基因上的rs75776403，其轉錄成的第151號位置氨基酸(p.T151M)正座落於CAP/SCP/TAPS 功能區內。結果顯示，rs75776403 所造成的氨基酸改變，會造成CAP/SCP/TAPS功能的受損，影響了對於脂質(PA和PS)的親和力。rs75776403並與身高、心肌病變的風險以腎功能指數還有荷爾蒙如甲狀腺重要的基因(如TG、THRB等)等，都有相關。我們在老鼠中發現，Clec18a 失活的老鼠，約二到三週就會死亡，身體較為瘦小，流體/體重(free -fluid/body weight)比值也較高，且皮下觀察不見白脂肪（white adipocyte）的堆積。在細胞實驗中我們亦發現，細胞在starvation 的情況下，過度表現CLEC18A會促進脂肪油滴(lipid drops)的生成以及peroxisomes的增加。
本研究在CLEC18A與生理上扮演的角色相關性提供重要的線索，尤其對於脂質的結合與生成，以及透過荷爾蒙的改變可能造成生長發育代謝相關等影響。未來在研究上，仍須進一步進行驗證，深入了解CLEC18A如何促進脂質生成的機轉以及荷爾蒙激素的改變。
免疫螢光染色發現CLEC18除了分布在細胞內的高基氏體(Golgi apparatus)、內質網(endoplasmic reticulum)和初級胞內體(early endosome)，也會分泌至細胞外(extracellular milieu)。在CLEC18家族的CRD區段第339號和第421號位置發生氨基酸改變時，會影響聚糖(glycan)的親和專一性。最近的研究更指出，CLEC18第339號位置發生氨基酸改變，與TLR3仍能形成共同受體(co-receptor)且能強化免疫反應以抵抗病毒的感染。此外，過去曾報導CAP super family 具有攜帶並運送脂質之功能，然而在CLEC18上的CAP/SCP/TAPS 功能區是否具有類似的功能，以及其所在生物體中所扮演的角色以及其相關的性狀，目前仍未有一個系統性的研究。
本研究首先利用人類生物檢體資料庫的分析，進行CLEC18 基因組的全表型關聯性研究。接著，尋找具有潛在影響CLEC18基因表現量及蛋白質功能的基因多型性（single nucleotide polymorphism, SNP），進一步擴大樣本數與結合眾多不同資料庫，延伸至人類基因多型性所連結之多體學性狀(包含轉錄體、蛋白質體、代謝體等)與臨床結果，進行一系列的探討。此外，我們也進行老鼠實驗，觀察將Clec18a基因剔除後所引起之相關表型紀錄 ，並利用293T細胞，進行過度表現(over-expressed) CLEC18A，觀察對於脂質生成的影響。
在本研究中，我們首先發現了多個CLEC18A 基因多型性與血液中尿酸的表現量呈現顯著相關。接著我們找到一具有功能性影響的基因多型性，位於CLEC18A基因上的rs75776403，其轉錄成的第151號位置氨基酸(p.T151M)正座落於CAP/SCP/TAPS 功能區內。結果顯示，rs75776403 所造成的氨基酸改變，會造成CAP/SCP/TAPS功能的受損，影響了對於脂質(PA和PS)的親和力。rs75776403並與身高、心肌病變的風險以腎功能指數還有荷爾蒙如甲狀腺重要的基因(如TG、THRB等)等，都有相關。我們在老鼠中發現，Clec18a 失活的老鼠，約二到三週就會死亡，身體較為瘦小，流體/體重(free -fluid/body weight)比值也較高，且皮下觀察不見白脂肪（white adipocyte）的堆積。在細胞實驗中我們亦發現，細胞在starvation 的情況下，過度表現CLEC18A會促進脂肪油滴(lipid drops)的生成以及peroxisomes的增加。
本研究在CLEC18A與生理上扮演的角色相關性提供重要的線索，尤其對於脂質的結合與生成，以及透過荷爾蒙的改變可能造成生長發育代謝相關等影響。未來在研究上，仍須進一步進行驗證，深入了解CLEC18A如何促進脂質生成的機轉以及荷爾蒙激素的改變。