针对韩国人群血浆同型半胱氨酸的表观基因组全范围关联研究指出，印记基因组区域是主要的局部甲基化信号

《Clinical Epigenetics》：Epigenome-wide association study of plasma homocysteine in a Korean cohort highlights imprinted genomic domains as top regional methylation signals

　　

摘要

背景

血浆同型半胱氨酸水平升高会提高细胞内S-腺苷同型半胱氨酸与S-腺苷甲硫氨酸的比值，从而降低DNA甲基转移酶的活性，进而影响DNA甲基化功能。此前关于同型半胱氨酸的表观基因组全基因组关联研究几乎都在欧洲人群中进行，而东亚人群的相关数据仍十分有限。

方法

我们利用Illumina MethylationEPIC 850 K芯片，对韩国基因组与流行病学研究（KoGES/KARE）队列中的1,510名韩国成年人的空腹血浆同型半胱氨酸进行了表观基因组全基因组关联分析。通过基于参考值的解卷积方法（EpiDISH，可检测12种血细胞类型）确定血细胞比例，并将其与年龄、性别、BMI、吸烟状况、芯片位置以及整体平均甲基化水平一起作为协变量。我们使用普通最小二乘回归法，检测845,023个CpG位点与对数转换后的同型半胱氨酸水平之间的关联。通过位置聚类和Stouffer组合Z值，并结合Benjamini-Hochberg错误发现率校正方法，识别出差异性甲基化区域。此外，我们还进行了敏感性分析，考虑了饮酒量、血清肌酐、叶酸、维生素B12以及MTHFR C677T基因型等因素的影响。

结果

研究对象的平均同型半胱氨酸水平为14.19±5.51 μmol/L，高同型半胱氨酸血症的患病率为22.7%（水平大于16 μmol/L）。基因组膨胀因子为λ=1.227。1号染色体上的三个探针的错误发现率低于0.05。在排名靠前的差异性甲基化区域中，有三个已知的印记基因位点：L3MBTL1基因位点（位于chr20q12，包含31个CpG位点，Stouffer p值为2.0×10^-20）、PEG3/ZIM2/MIMT1基因域（位于chr19q13.43，包含40个CpG位点，p值为5.2×10^-20），以及BLCAP/NNAT基因位点（位于chr20q11.21，包含55个CpG位点，p值为1.4×10^-15）。在调整了叶酸、维生素B12、MTHFR C677T基因型、饮酒量和肌酐水平后，L3MBTL1和PEG3基因域的显著性依然存在（例如，在调整MTHFR基因型后，PEG3的错误发现率为5.1×10^-15）；而BLCAP/NNAT基因位的信号则因叶酸和维生素B12水平的调整而减弱。在调整了MTHFR C677T基因型后，1号染色体上的这三个探针的表观基因组全基因组关联显著性消失（错误发现率约为0.4），这一结果可能与顺式meQTL混淆有关。

结论

这项针对韩国人群进行的血浆同型半胱氨酸的表观基因组全基因组关联研究是迄今为止在东亚人群中规模最大的相关研究之一，它确定了三个印记基因组区域（L3MBTL1、PEG3/ZIM2/MIMT1、BLCAP/NNAT）为最具代表性的区域甲基化信号，其中L3MBTL1和PEG3基因域在经过一碳代谢标志物和基因型调整后依然保持显著性。这些研究结果提出了一个生物学上合理的假说，即一碳代谢紊乱会导致与印记相关的基因区域甲基化异常。因此，有必要在其他独立的东亚人群中开展重复验证研究。