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大規模研究驚訝的發現UQCRC1 蛋白截短變異與帕金森病密切相關
《npj Parkinson's Disease》:Protein-truncating variants in UQCRC1 are associated with Parkinson’s disease: evidence from half-million people
【字體: 大 中 小 】 時間:2025年05月12日 來源:npj Parkinson's Disease 6.7
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帕金森。≒D)與 UQCRC1 的關聯存在爭議。研究人員利用英國生物銀行數據,探究 UQCRC1 非同義變異與 PD 風險的關系。結果發現 UQCRC1 蛋白截短變異(PTVs)與 PD 風險顯著相關,為 PD 研究提供新方向。
在帕金森。≒arkinson's disease,PD)的研究領域,UQCRC1 基因與 PD 之間的關系一直迷霧重重。過往不同隊列研究給出的結論相互矛盾,讓人困惑不已。一些研究聲稱發現了 UQCRC1 基因的某些罕見變異與早期發病的家族性 PD 存在聯系,比如在臺灣人群隊列研究中,發現 UQCRC1 c.941 A > C(p.Tyr314Ser)等變異與 PD 相關 ,且后續實驗驗證這些變異會破壞線粒體呼吸鏈復合體 III 的功能,進而導致周圍神經病變。然而,諸多后續研究卻未能在中國大陸人群、歐洲人群中重復出這種關聯。有的研究在大量樣本中未發現 UQCRC1 與散發性 PD 存在關聯,也未檢測到功能缺失變異的攜帶者,僅發現少量錯義變異攜帶者。
這些研究結果的不一致,使得 UQCRC1 與 PD 的關系變得撲朔迷離。一方面,樣本量小成為關鍵阻礙,UQCRC1 變異本身較為罕見,在小樣本中難以被準確識別;另一方面,以往研究大多基于 PD 患者隊列,缺乏大規模、基于普通人群的隊列研究證據。為了驅散這片迷霧,解開 UQCRC1 與 PD 關系的謎團,來自昌平實驗室等機構的研究人員展開了深入探索。
研究人員借助英國生物銀行(UK Biobank)這一大型前瞻性人群隊列資源,對 434,328 名歐洲樣本的全外顯子測序數據進行分析。他們采用基因負擔測試方法,運用 BOLT-LMM 和 SKAT 軟件,針對 UQCRC1 基因中的罕見變異(次要等位基因頻率 < 0.1%)進行檢測,同時使用邏輯回歸估算優勢比(Odds Ratio,OR) 。
在研究結果方面,研究人員有了重要發現。首先,在 UQCRC1 基因中識別出 32 個高置信度(high confidence,HC)的蛋白截短變異(protein-truncating variants,PTVs) ,這些變異的攜帶者有 120 人。經過分析發現,HC PTVs 與 PD 風險存在顯著關聯,攜帶 HC PTVs 的人群中 PD 患病率為 5%,而非攜帶者中僅為 0.89%。在 PD 病例中,0.16% 的患者攜帶符合條件的 UQCRC1 HC PTV,而對照組僅為 0.03%。其次,研究人員對不同算法注釋的錯義變異進行分析,卻未發現 UQCRC1 錯義變異與 PD 之間存在顯著關聯。此外,研究還發現攜帶 UQCRC1 HC PTVs 的 PD 患者平均診斷年齡為 73 歲,且無早期發病的 PD 患者。
從機制角度來看,研究人員推測 UQCRC1 PTVs 可能通過多種機制引發帕金森病。單等位基因缺失導致的單倍體不足,會使功能性蛋白減少,無法滿足線粒體呼吸鏈復合體 III 正常組裝的需求,進而損害氧化磷酸化過程;截短變異保留的相互作用結構域會破壞野生型蛋白的摻入,通過顯性負效應加劇活性氧(ROS)的產生;這些變化共同作用,破壞線粒體膜電位,損害 PINK1/Parkin 介導的線粒體自噬。變異位置不同,造成的表型嚴重程度也有所差異,N 端截短主要導致單倍體不足,C 端變異則產生更強的顯性負效應。這些缺陷通過生物能量衰竭、氧化應激和神經炎癥(通過線粒體 DNA 釋放)等途徑,推動神經退行性變,并與 α - 突觸核蛋白病理相互作用。
不過,這項研究也存在一定的局限性。英國生物銀行中報告的健康參與者可能存在偏差,這可能會低估 UQCRC1 的攜帶者頻率。而且,由于 PD 攜帶者數量有限,目前缺乏與英國生物銀行規模相當的隊列來驗證研究結果,未來需要在更多樣化的人群中進行重復研究。此外,研究目前僅基于統計測試發現 UQCRC1 HC PTVs 與 PD 的強關聯,其背后的機制還需要未來的實驗進一步闡明。
總體而言,這項發表在《npj Parkinson's Disease》的研究意義重大。它首次基于大規模人群隊列,系統地探索了 UQCRC1 在帕金森病中的作用,發現 UQCRC1 的罕見 PTVs 與 PD 高風險顯著相關,為帕金森病的研究提供了新的方向和潛在的遺傳標記。同時,也解釋了以往研究難以重復 UQCRC1 與 PD 關聯的原因,為后續研究奠定了基礎。未來,還需要更多基于大規模前瞻性人群隊列的遺傳研究來驗證這一發現,并通過功能實驗深入解析 UQCRC1 在帕金森病發病機制中的具體作用。
研究人員在開展研究時,主要運用了以下關鍵技術方法:一是利用英國生物銀行提供的全外顯子測序(WES)數據,該數據包含 469,835 個人的信息,經過一系列質量控制步驟后用于后續分析;二是運用 Ensembl Variant Effect Predictor(VEP)等工具對變異進行注釋;三是采用 BOLT-LMM 和 SKAT 軟件進行基因負擔測試,并通過邏輯回歸估算優勢比。
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