通过对NOTCH1基因内含子SNP rs3124599的调控作用和功能意义的计算分析，及其与非小细胞肺癌（NPC）之间的关联研究

《Computational Biology and Chemistry》：Computational Insights into the Regulatory Role and Functional Significance of NOTCH1 Intronic SNP rs3124599 and Its Link to NPC

　　

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  SNP rs3124599可能通过染色质和转录因子（TF）结合来调控NOTCH1的表达。
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  FunSeq2预测rs3124599为有害基因；交叉验证支持了这一结论。
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  eQTL分析显示rs3124599以组织特异性方式影响多个基因。
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  等位基因A在东亚人群中更为常见，表明可能存在人群特异性效应。
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  需要实验验证来确认rs3124599在鼻咽癌（NPC）易感性中的作用。

引言

鼻咽癌（NPC）是一种复杂的多因素恶性肿瘤，由遗传易感性和环境因素的相互作用引起。分子生物学的最新进展强调了遗传谱分析在探索NPC病因学中的重要性。基因分型和基因表达分析是理解特定变异在疾病发展和进展中作用的前提，最终有助于实现早期检测 [1]。

在参与人类肿瘤发生的基因中，NOTCH1是一种双重致癌基因/肿瘤抑制基因，其作用取决于细胞环境和微环境 [2], [3]。在NPC中，NOTCH1的激活会诱导支持细胞增殖和存活的基因表达，并抑制凋亡过程（程序性细胞死亡）。机制上，NOTCH1通过p35依赖性的凋亡抑制和Hes1诱导的上皮-间质转化（EMT，即上皮细胞获得迁移和侵袭能力）来促进转移 [4], [5], [6], [7]。NOTCH1中的SNP与多种疾病表型相关 [8], [9], [10], [11], [12]。

在与疾病易感性相关的NOTCH1 SNP中，内含子SNP rs3124599（G野生型，A突变等位基因）与 Chinese纺织工人中的噪声性听力损失（NIHL）有关 [13]。它还与东北地区中国非吸烟女性的肺癌相关 [14]，以及与中国汉族人群中的柯萨奇病毒A6相关手足口病（CVA6-related HFMD）相关 [15]。一项病例对照研究 [14] 表明，具有AA基因型的个体患肺癌的风险增加了1.56倍，这表明该SNP可能用作生物标志物 [14]。同样，AA基因型与更严重的CVA6相关HFMD临床表现和更高的NOTCH1 mRNA水平相关 [15]。相反，突变等位基因可提供对肾综合征（NS）的保护作用，因此有助于诊断和预后 [16]。先前的研究表明，内含子SNP可以通过干扰剪接位点识别、转录因子（TF）结合、mRNA稳定性和调控元件活性来影响基因表达 [17], [18]。它们还可能干扰内含子miRNA的生物发生，改变长非编码RNA（lncRNAs），或通过表观遗传机制调控印记基因，从而影响控制癌症风险的转录和转录后网络 [19], [20], [21], [22]。

为了评估SNP的功能相关性，已经建立了计算预测流程，用于预测SNP如何影响TF结合、增强子活性和基因表达 [23]。综合现有证据，rs3124599被确定为可能影响NOTCH1表达和NPC发病机制的候选调控SNP。因此，通过综合遗传学、功能学和计算分析来研究该SNP对NOTCH1的潜在调控作用及其与NPC易感性的关联是非常有意义的。

章节摘录

方法

采用了一种综合计算（基于计算机模拟）方法来研究内含子SNP rs3124599在多个调控水平上的潜在作用。这些研究包括TF结合（通过结合特定DNA序列来调节基因表达的蛋白质）、染色质特征（影响基因可访问性的DNA和组蛋白蛋白的化学修饰）、表达数量性状位点（eQTLs，即影响基因表达的遗传变异）以及功能注释

结果

本研究使用了一系列公开可用的工具和数据库来研究NOTCH1内含子SNP rs3124599的潜在调控作用。表S1（补充文件1）列出了每个工具的信息，包括名称、软件/版本、输入规格和主要输出结果。该表还进行了跨数据库比较，显示了工具之间的一致点（一致之处）和差异点（分歧之处），以及用于解决这些差异的决策规则

讨论

NPC是一种由遗传和环境因素相互作用引起的复杂恶性肿瘤 [1]。NOTCH1在NPC发病机制中起关键作用，促进细胞增殖和存活同时抑制凋亡 [4], [5], [6], [7]。位于调控元件内的SNP在调节基因表达和细胞功能中起着重要作用，而不影响蛋白质编码序列 [36]。SNP影响TF结合亲和力、染色质可访问性或表观遗传调控。

结论

本研究整合了来自多个数据库和工具的SNP rs3124599调控信息和eQTL数据。SNP rs3124599在非编码区域具有功能相关性，通过长距离染色质环化影响启动子活性，作为增强子与NOTCH1启动子相互作用，并影响TF结合和染色质可访问性，从而间接调节转录。它是一种调节附近基因表达的调控变异。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能会影响本文报道的工作。

Mujeeb A. Sultan|Achmad Chusnu Romdhoni|Citrawati Dyah Kencono Wungu|Priyo Budi Purwono