(完整版)FTO及其研究进展课件.ppt
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1、LOGOFTO及其研究进展及其研究进展震撼世界的肥胖人!震撼世界的肥胖人!能量摄入能量消耗能量摄入能量消耗肥胖肥胖高血压高血压糖尿病糖尿病冠心病冠心病血脂异血脂异常常经济发展快速发展,生活水平快速提高,经济发展快速发展,生活水平快速提高,国内外肥胖发病率明显增国内外肥胖发病率明显增加加。研究指出截止到。研究指出截止到2030年全球年全球58%的人将会超重或的人将会超重或肥胖肥胖。一系列问题一系列问题健康问题健康问题寿命寿命丑化与歧视丑化与歧视影响降低生影响降低生活质量活质量因此,因此,肥胖已被列为世界第六位影响人类疾病负担的危险肥胖已被列为世界第六位影响人类疾病负担的危险因素因素,已成为全世界
2、的公共卫生问题已成为全世界的公共卫生问题 。(Haslam DW,2005)大量的研究证明从基因水平研究脂肪的形成和干预机制不大量的研究证明从基因水平研究脂肪的形成和干预机制不容忽视,而与肥胖密切相关的容忽视,而与肥胖密切相关的FTO(fat mass and obesity associated gene,FTO)基因乃是研究的新兴热点和重点。基因乃是研究的新兴热点和重点。目录目录FTO基因概述基因概述FTO基因与肥胖基因与肥胖FTO基因影响肥胖的可能机制基因影响肥胖的可能机制结语结语符号说明符号说明中文名称中文名称英文名称英文名称缩写缩写脂肪量和肥胖相关基因脂肪量和肥胖相关基因fat ma
3、ss and obesity associated geneFTO基因基因2-酮戊二酸酮戊二酸2-oxoglutarate2-OG单核苷酸多态性单核苷酸多态性single nucleotide polymorphismSNP单核苷酸多态性位点单核苷酸多态性位点single nucleotide polymorphism sitesSNPs身体质量指数身体质量指数body mass indexBMI弓状核弓状核Arcuate nucleusARC中文名称中文名称英文名称英文名称缩写缩写室旁核室旁核Paraventricular nucleusPVN腹内侧核腹内侧核Ventromedial nuc
4、leusVMN背内侧核背内侧核Dorsomedial nucleusDMNFTO基因的概述基因的概述FTO是并趾鼠缺失基因的一部分。是并趾鼠缺失基因的一部分。1999年,年,Peters在克隆野生型小鼠基因组序列时定向在克隆野生型小鼠基因组序列时定向克隆了这个缺失的基因,发现其贯穿与胚胎克隆了这个缺失的基因,发现其贯穿与胚胎发育的整个过程,被认为是细胞程序性死亡、发育的整个过程,被认为是细胞程序性死亡、颅面发育、左右对称结构形成的候选基因。颅面发育、左右对称结构形成的候选基因。2000年,年,Stratakis 发现发现,人染色体人染色体16 q12.2区域的变异与发育过程中出现乳房不等、躯区
5、域的变异与发育过程中出现乳房不等、躯体畸形、智力迟钝、肥胖等表型相关,这个体畸形、智力迟钝、肥胖等表型相关,这个区域包括多个基因,其中区域包括多个基因,其中FTO基因基因也包含在也包含在内内。2007年,年,Frayling 进一步发现,进一步发现,FTO基因与基因与肥胖呈显著性相关,因此正式将该基因命名肥胖呈显著性相关,因此正式将该基因命名为为FTO(fat mass and obesity associated)基因,基因,即脂肪量和肥胖相关基因即脂肪量和肥胖相关基因。FTO基因的发现基因的发现FTO基因的结构基因的结构图1 FTO的立体结构 FTO基因的结构基因的结构FTO基因序列与基因
6、序列与E.coli 酶酶ALKB之间之间具有高度的相似性具有高度的相似性。A LKB 也是非也是非-血红血红素加双氧素加双氧 酶超家族酶超家族的一个成员。的一个成员。(Aravind,2001)相似研究相似研究:Sanchez-Pulido 鉴定出鉴定出FTO基因家族是非基因家族是非-血红素加双氧酶超家血红素加双氧酶超家族的成员之一族的成员之一。(Sanchez-Pulido,2007)FTO蛋白是一类脱氧核糖核酸去甲基化酶蛋白是一类脱氧核糖核酸去甲基化酶,并且并且FTO家族家族的蛋白(包括人类的蛋白(包括人类FTO基因编码的蛋白)也同为非基因编码的蛋白)也同为非-血红素加血红素加双氧酶超家族
7、的成员双氧酶超家族的成员,其末端具有典型的依赖其末端具有典型的依赖Fe2+和酮戊二酸和酮戊二酸的双加氧酶特征的双加氧酶特征。推测推测:FTO基因基因也是非也是非-血红素加双氧血红素加双氧 酶超家族的一个成员。酶超家族的一个成员。图图3,FTO通过一个独有的长通过一个独有的长loop 来达到选择来达到选择单链修饰单链修饰 DNA或单链修饰或单链修饰 RNA活性的结构基活性的结构基础础 图 2鼠鼠FTO基因位于基因位于8号染色体,人类号染色体,人类FTO基因位于基因位于16 q12.2区域区域的位置的位置。FTO基因的定位和分布基因的定位和分布 FTO基因包括基因包括9个外显子,个外显子,4105
8、07个碱基,全部编码蛋白质。个碱基,全部编码蛋白质。基因的基因的47 kb内含子区的内含子区的5端上游端上游6l kb处是处是KIAAl005基因,基因,基因下游与基因下游与Iroquois基因家族相邻。基因家族相邻。FTO基因的内含子序基因的内含子序列中含有列中含有CUTLl结合位点和大量的结合位点和大量的SNPs。FTO基因在人、鼠、猪以及其他哺乳动物中高度保守。基因在人、鼠、猪以及其他哺乳动物中高度保守。(Tratigopoulos,2008;Muller,2008;Fan,2009)图 5 FTO基因的分布FTO基因的定位和分布基因的定位和分布(Robbens ,2008)FTO基因普
9、遍存在于脊椎动物,基因普遍存在于脊椎动物,同时在蚝球藻同时在蚝球藻(Ostreococcus)和硅藻和硅藻(Diatom)中中也有这个基因的也有这个基因的存在,存在,但在其他非脊椎生物如昆虫、蠕虫和真菌但在其他非脊椎生物如昆虫、蠕虫和真菌等生物中却没有发现这个基因等生物中却没有发现这个基因。于是,于是,Robbens 得出得出了了FTO基因除了在人类中表基因除了在人类中表达,只在脊椎动物和海藻类动物中发现的结论。达,只在脊椎动物和海藻类动物中发现的结论。(Robbens ,2008)FTO基因的定位和分布基因的定位和分布FTO基因的定位和分布基因的定位和分布原位杂交方法原位杂交方法 FTO m
10、RNA在脑组织在脑组织中表达最高,在脑组织中表达最高,在脑组织中,最高表达又在下丘中,最高表达又在下丘脑,下丘脑是控制平衡脑,下丘脑是控制平衡起关键作用的区域起关键作用的区域。(Gerken,2007)另外一项关于另外一项关于FTO基因基因定位的定位的研究显示研究显示FTO基因主要基因主要表达在神经元,而在星形胶质细胞和神经胶质细胞中表达在神经元,而在星形胶质细胞和神经胶质细胞中不表达不表达。(Fredriksson ,2008)小结小结1,FTO是并趾鼠缺失基因的一部分,是并趾鼠缺失基因的一部分,1999年将其克隆,随年将其克隆,随后证明其与肥胖成显著性相关。后证明其与肥胖成显著性相关。2,
11、FTO基因基因及及FTO家族的蛋白家族的蛋白均为均为非非-血红素加双氧酶超家血红素加双氧酶超家族的成员族的成员。3,人类人类FTO基因位于基因位于16 q12.2区域的位置区域的位置。FTO基因除了基因除了在人类中表达外,只在脊椎动物和海藻类动物中在人类中表达外,只在脊椎动物和海藻类动物中发现。在发现。在人体组织中,人体组织中,FTO mRNA在脑组织中表达最高,在脑组在脑组织中表达最高,在脑组织中,最高表达又在下丘脑织中,最高表达又在下丘脑。FTO基因与肥胖基因与肥胖 BMI:身体质量指数身体质量指数 是衡量肥胖与否的一个是衡量肥胖与否的一个重要指标,计算方法为体重重要指标,计算方法为体重/
12、身高身高 2。SNP:单核苷酸多态性单核苷酸多态性 人类基因组中分布最人类基因组中分布最广泛、密度高、易于批量检测且相对稳定的遗广泛、密度高、易于批量检测且相对稳定的遗传变异标记。传变异标记。SNP人类可遗传的变异中最常见人类可遗传的变异中最常见的一种。的一种。Overweight (BMI=2529 kg/m2)Obese (BMI 30 kg/m2)FTO 基因的变异导致肥胖,变异主要表现在单核基因的变异导致肥胖,变异主要表现在单核苷酸多态性(苷酸多态性(SNP),多项研究表明),多项研究表明FTO 基因的基因的SNP变异位点与肥胖有关联。变异位点与肥胖有关联。在在FTO中存在许多的中存在
13、许多的SNPs,其中与肥胖有关系的,其中与肥胖有关系的FTO等位基因位于第一个内含子。等位基因位于第一个内含子。rs8050136rs9939609rs1421085具有功能意义的多个具有功能意义的多个FTO基因基因SNP位点位点rs17817449已有两独立实验室均采用全基因组扫描关联研究进一已有两独立实验室均采用全基因组扫描关联研究进一步证实该基因多态性系肥胖易感基因,且在大样本步证实该基因多态性系肥胖易感基因,且在大样本 2 型糖尿病及对照人群相关基因分析中发现型糖尿病及对照人群相关基因分析中发现 FTO 基因基因 rs9939609 多态性与体质指数(多态性与体质指数(BMI)和)和
14、2-型糖尿病发型糖尿病发生密切相关。生密切相关。(Grant,2008;Do,2008;Frayling,2007)rs3751812FTO rs9939609:第第1个内含子内个内含子内10个个SNPs组成组成,有有3种基因型种基因型(AA,AT和和TT),其中其中 A等位基因就是肥胖等位基因就是肥胖风险等位基因风险等位基因。携带这种具有肥胖风险的变异等位携带这种具有肥胖风险的变异等位基因纯合子的成人乃至儿童中基因纯合子的成人乃至儿童中,约约 16%的体质量比的体质量比没有这种变异等位基因的个体平均约重没有这种变异等位基因的个体平均约重3 kg,其罹其罹患肥胖症的风险增加患肥胖症的风险增加
15、1.67 倍倍。如果如果FTO等位基因的两个副本均变异等位基因的两个副本均变异,肥胖率肥胖率 增加增加70%如果如果FTO 等位基因只有一个副本变异等位基因只有一个副本变异,肥胖的率也要肥胖的率也要增加增加30%。(Frayling,2007)小结小结1、FTO 基因的变异导致肥胖,变异主要表现在单核基因的变异导致肥胖,变异主要表现在单核苷酸多态性(苷酸多态性(SNP)。)。2、具有功能意义的多个具有功能意义的多个FTO基因基因SNP位点有多个,位点有多个,其中其中FTO rs9939609尤其值得注意。尤其值得注意。3、FTO rs9939609的有的有3种基因型种基因型(AA,AT和和TT
16、),其中其中 A等位基因就是肥胖风险等位基因等位基因就是肥胖风险等位基因。FTO基因影响肥胖的可能基因影响肥胖的可能机制机制(二)(二)调节能量平衡和新陈代谢调节能量平衡和新陈代谢(一)(一)控制食物摄入和食欲调节控制食物摄入和食欲调节(三)(三)其他作用机制其他作用机制控制食物摄入与食欲调节控制食物摄入与食欲调节FTO基因在小鼠大脑的下丘脑中表达非常高基因在小鼠大脑的下丘脑中表达非常高,而下丘脑是而下丘脑是调节机体能量平衡调节机体能量平衡和食欲和食欲的主要中枢。的主要中枢。动物实验显示,动物实验显示,FTO mRNA在下丘脑弓状核随喂养表达在下丘脑弓状核随喂养表达上调,在禁食或冷刺激(上调,
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