Репликативное исследование ассоциации GWAS-значимых полиморфных локусов генов TUFM, SH2B1, ZNF638, NEGR1, ATP2A1, EXOC4, CSE1L с когнитивными способностями

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

К настоящему времени проведено большое количество полногеномных анализов ассоциаций (GWAS) разных аспектов когнитивного функционирования (включая интеллект, уровень образования, исполнительные функции) в европейских популяциях. Актуальным представляется репликативный анализ вовлеченности GWAS-локусов, ранее ассоциированных с фактором общего интеллекта, в формирование пространственного (3D) мышления у индивидов из России. С целью репликации ассоциации наиболее значимых GWAS-локусов с развитием пространственного мышления в российской когорте (N = 1011, 18–25 лет) был сформирован набор семи “топовых” SNP (p < 10–13): rs7187776 в гене TUFM, rs7198606 в гене SH2B1, rs2287326 в гене ZNF638, rs12128707 в гене NEGR1, rs8055138 в гене ATP2A1, rs1362739 в гене EXOC4, rs6063353 в гене CSE1L. Обнаружены статистически значимые различия (р < 0.05) в распределении частот генотипов по локусам rs8055138 в гене ATP2A1, rs12128707 в гене NEGR1 и rs2287326 в гене ZNF638 между индивидами русской, татарской и удмуртской этнической принадлежности. В результате анализа генотип-средовых взаимодействий был выявлен этноспецифический характер ассоциаций: у русских возраст матери на момент рождения ребенка (βST = 0.84; p = 0.005), а у татар воспитание на одном или двух родных языках (βST = 0.44; р = 0.020) модулировали ассоциацию локуса rs2287326 в гене ZNF638 с показателем 3D- мышления. Кроме того, “воспитание в сельской/городской местности” модулирует ассоциацию локуса rs7187776 в гене TUFM с 3D-показателем (βST = 0.41; р = 0.009). Полученные данные указывают на вовлеченность генов ZNF638 и TUFM, участвующих в процессах адипогенеза, в формировании когнитивных способностей, что укладывается в представления о связи когнитивных и метаболических нарушений. Тем не менее этноспецифический характер продемонстрированных ассоциаций и различия в частотах генотипов проанализированных GWAS-локусов указывают на характерный для российской выборки паттерн ассоциированных генетических вариантов и на сложность в репликации результатов, полученных на обобщенных выборках европейского происхождения.

Об авторах

А. В. Казанцева

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение
Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: Kazantsa@mail.ru
Россия, 450054, Уфа

Ю. Д. Давыдова

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение
Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: Kazantsa@mail.ru
Россия, 450054, Уфа

Р. Ф. Еникеева

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение
Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: Kazantsa@mail.ru
Россия, 450054, Уфа

З. Р. Тахирова

Уфимский университет науки и технологий, лаборатория нейрокогнитивной геномики, кафедра генетики
и фундаментальной медицины

Email: Kazantsa@mail.ru
Россия, 450076, Уфа

Р. Н. Мустафин

Башкирский государственный медицинский университет, кафедра медицинской генетики
и фундаментальной медицины

Email: Kazantsa@mail.ru
Россия, 450008, Уфа

М. М. Лобаскова

Психологический институт Российской академии образования

Email: Kazantsa@mail.ru
Россия, 125009, Москва

С. Б. Малых

Психологический институт Российской академии образования; Московский государственный университет им. M.В. Ломоносова

Email: Kazantsa@mail.ru
Россия, 125009, Москва; Россия, 119991, Москва

Э. К. Хуснутдинова

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение
Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук; Уфимский университет науки и технологий, лаборатория нейрокогнитивной геномики, кафедра генетики
и фундаментальной медицины; Московский государственный университет им. M.В. Ломоносова

Email: Kazantsa@mail.ru
Россия, 450054, Уфа; Россия, 450076, Уфа; Россия, 119991, Москва

Список литературы

  1. Тихомирова Т.Н., Малых С.Б., Богомаз С.А. и др. Пространственное мышление и память у старшеклассников с различным уровнем математической беглости // Теоретич. и эксперим. психология. 2013. Т. 6. № 4. С. 99–109.
  2. Канзафарова Р.Ф., Казанцева А.В., Хуснутдинова Э.К. Генетические и средовые аспекты наличия трудностей в обучении математике // Генетика. 2015. Т. 51. № 3. С. 281–289. https://doi.org/10.7868/S0016675815010038
  3. Коногорская С.А. Особенности пространственного мышления и их взаимосвязь с учебной успешностью обучающихся // Научно-педагог. обозрение. 2017. Т. 15. № 1. https://doi.org/10.23951/2307-6127-2017-1-142-152
  4. Тахирова З.Р., Казанцева А.В., Еникеева Р.Ф. и др. Психогенетика пространственных способностей человека // Рос. психол. журн. 2021. Т. 18. № 2. С. 67–93. https://doi.org/10.21702/rpj.2021.2.5
  5. Kazantseva A.V., Enikeeva R.F., Davydova Y.D. et al. The role of the KIBRA and APOE genes in developing spatial abilities in humans // Vavilov. Zh. Genet. Selektsii. 2021. V. 25. № 8. P. 839–846. https://doi.org/10.18699/VJ21.097
  6. Казанцева А.В., Еникеева Р.Ф., Романова А.Р. и др. Взаимосвязь стресс-обусловленного когнитивного функционирования с вариантами генов регуляции синаптической пластичности // Генетика. 2020. Т. 56. № 1. С. 98–106. https://doi.org/10.31857/S0016675820010063
  7. Enikeeva R.F., Kazantseva A.V., Davydova Y.D. et al. The role of inflammatory system genes in individual differences in nonverbal intelligence // Vavilov. Zh. Genet. Selektsii. 2022. V. 26. № 2. P. 179–181. https://doi.org/10.18699/VJGB-22-22
  8. Laukka E.J., Köhncke Y., Papenberg G. et al. Combined genetic influences on episodic memory decline in older adults without dementia // Neuropsychology. 2020. V. 34. № 6. P. 654–666. https://doi.org/10.1037/neu0000637
  9. Ahmetov I.I., Valeeva E.V., Yerdenova M.B. et al. KIBRA gene variant is associated with ability in chess and science // Genes (Basel). 2023. V. 14. № 1. https://doi.org/10.3390/genes14010204
  10. Mustafin R.N., Kazantseva A.V., Enikeeva R.F. et al. Longitudinal genetic studies of cognitive characteristics // Vavilov. Zh. Genet. Selektsii. 2020. V. 24. № 1. P. 87–95. https://doi.org/10.18699/VJ20.599
  11. Bocharova A., Vagaitseva K., Marusin A. et al. Association and gene-gene interactions study of late-onset Alzheimer’s disease in the Russian population // Genes (Basel). 2021. V. 12. № 10. https://doi.org/10.3390/genes12101647
  12. Ortega-Rojas J., Arboleda-Bustos C.E., Guerrero E. et al. Genetic variants and haplotypes of TOMM40, APOE, and APOC1 are related to the age of onset of late-onset Alzheimer disease in a Colombian population // Alzheimer Dis. Assoc. Disord. 2022. V. 36. № 1. P. 29–35. https://doi.org/10.1097/WAD.0000000000000477
  13. Lee J.J., Wedow R., Okbay A. et al. Gene discovery and polygenic prediction from a genome-wide association study of educational attainment in 1.1 million individuals // Nat. Genet. 2018. V. 50. № 8. P. 1112–1121. https://doi.org/10.1038/s41588-018-0147-3
  14. Lam M., Trampush J.W., Yu J. et al. Large-scale cognitive GWAS meta-analysis reveals tissue-specific neural expression and potential nootropic drug targets // Cell. Rep. 2017. V. 21. № 9. P. 2597–2613. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2017.11.028
  15. Lam M., Chen C.-Y., Li Z. et al. Comparative genetic architectures of schizophrenia in East Asian and European populations // Nat. Genet. 2019. V. 51. № 12. P. 1670–1678. https://doi.org/10.1038/s41588-019-0512-x
  16. Hill W.D., Marioni R.E., Maghzian O. et al. A combined analysis of genetically correlated traits identifies 187 loci and a role for neurogenesis and myelination in intelligence // Mol. Psychiatry. 2019. V. 24. № 2. P. 169–181. https://doi.org/10.1038/s41380-017-0001-5
  17. Savage J.E., Jansen P.R., Stringer S. et al. Genome-wide association meta-analysis in 269,867 individuals identifies new genetic and functional links to intelligence // Nat. Genet. 2018. V. 50. № 7. P. 912–919. https://doi.org/10.1038/s41588-018-0152-6
  18. Plomin R., Kovas Y. Generalist genes and learning disabilities // Psychol. Bull. 2005. V. 131. № 4. P. 592–617. https://doi.org/10.1037/0033-2909.131.4.592
  19. Brouwer-Brolsma E.M., van de Rest O., Godschalk R. et al. Associations between maternal long-chain polyunsaturated fatty acid concentrations and child cognition at 7 years of age: The MEFAB birth cohort // Prostaglandins Leukot. Essent. Fatty Acids. 2017. V. 126. P. 92–97. https://doi.org/10.1016/j.plefa.2017.09.012
  20. Asnaani A., Richey J.A., Dimaite R. et al. A cross-ethnic comparison of lifetime prevalence rates of anxiety disorders // J. Nerv. Ment. Dis. 2010. V. 198. № 8. P. 551–555. https://doi.org/10.1097/NMD.0b013e3181ea169f
  21. Hao Y., Liu X., Lu X. et al. Genome-wide association study in Han Chinese identifies three novel loci for human height // Hum. Genet. 2013. V. 132. № 6. P. 681–689. https://doi.org/10.1007/s00439-013-1280-9
  22. Meruvu S., Hugendubler L., Mueller E. Regulation of adipocyte differentiation by the zinc finger protein ZNF638 // J. Biol. Chem. 2011. V. 286. № 30. P. 26 516–26 523. https://doi.org/10.1074/jbc.M110.212506
  23. Perie L., Verma N., Mueller E. The forkhead box transcription factor FoxP4 regulates thermogenic programs in adipocytes // J. Lipid Res. 2021. V. 62. https://doi.org/10.1016/j.jlr.2021.100102
  24. Snijders Blok L., Vino A., den Hoed J. et al. Heterozygous variants that disturb the transcriptional repressor activity of FOXP4 cause a developmental disorder with speech/language delays and multiple congenital abnormalities // Genet. Med. Off J. Am. Coll. Med. Genet. 2021. V. 23. № 3. P. 534–542. https://doi.org/10.1038/s41436-020-01016-6
  25. Bacon C., Schneider M., Le Magueresse C. et al. Brain-specific Foxp1 deletion impairs neuronal development and causes autistic-like behaviour // Mol. Psychiatry. 2015. V. 20. № 5. P. 632–639. https://doi.org/10.1038/mp.2014
  26. Hamdan F.F., Daoud H., Rochefort D. et al. De novo mutations in FOXP1 in cases with intellectual disability, autism, and language impairment // Am. J. Hum. Genet. 2010. V. 87. № 5. P. 671–678. https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2010.09.017
  27. Lai C.S., Fisher S.E., Hurst J.A. et al. A forkhead-domain gene is mutated in a severe speech and language disorder // Nature. 2001. V. 413. № 6855. P. 519–523. https://doi.org/10.1038/35097076
  28. Co M., Anderson A.G., Konopka G. FOXP transcription factors in vertebrate brain development, function, and disorders // Wiley Interdiscip. Rev. Dev. Biol. 2020. V. 9. № 5. https://doi.org/10.1002/wdev.375
  29. Sargolini F., Roullet P., Oliverio A., Mele A. Effects of intra-accumbens focal administrations of glutamate antagonists on object recognition memory in mice // Behav. Brain Res. 2003. V. 138. № 2. P. 153–163. https://doi.org/10.1016/s0166-4328(02)00238-3
  30. Zhong B.-R., Zhou G.-F., Song L. et al. TUFM is involved in Alzheimer’s disease-like pathologies that are associated with ROS // FASEB J. Off. Publ. Fed. Am. Soc. Exp. Biol. 2021. V. 35. № 5. P. e21445. https://doi.org/10.1096/fj.202002461R
  31. Shungin D., Winkler T.W., Croteau-Chonka D.C. et al. New genetic loci link adipose and insulin biology to body fat distribution // Nature. 2015. V. 518. № 7538. P. 187–196. https://doi.org/10.1038/nature14132
  32. Lee D.E., Brown J.L., Rosa M.E. et al. Translational machinery of mitochondrial mRNA is promoted by physical activity in Western diet-induced obese mice // Acta Physiol. (Oxf.). 2016. V. 218. № 3. P. 167–177. https://doi.org/10.1111/apha.12687
  33. Yu X., Xia L., Zhang S. et al. Fluoride exposure and children’s intelligence: Gene-environment interaction based on SNP-set, gene and pathway analysis, using a case-control design based on a cross-sectional study // Environ. Int. 2021. V. 155. https://doi.org/10.1016/j.envint.2021.106681
  34. He K., Guo X., Liu Y. et al. TUFM downregulation induces epithelial-mesenchymal transition and invasion in lung cancer cells via a mechanism involving AMPK-GSK3β signaling // Cell Mol. Life Sci. 2016. V. 73. № 10. P. 2105–2121. https://doi.org/10.1007/s00018-015-2122-9
  35. Dadvand P., Nieuwenhuijsen M.J., Esnaola M. et al. Green spaces and cognitive development in primary schoolchildren // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2015. V. 112. № 26. P. 7937–7942. https://doi.org/10.1073/pnas.1503402112
  36. Dadvand P., Pujol J., Macià D. et al. The association between lifelong greenspace exposure and 3-Dimensional brain magnetic resonance imaging in Barcelona schoolchildren // Environ. Health Perspect. 2018. V. 126. № 2. https://doi.org/10.1289/EHP1876
  37. Rosa M.J., Just A.C., Guerra M.S. et al. Identifying sensitive windows for prenatal particulate air pollution exposure and mitochondrial DNA content in cord blood // Environ. Int. 2017. V. 98. P. 198–203. https://doi.org/10.1016/j.envint.2016.11.007
  38. Казанцева А.В., Давыдова Ю.Д., Еникеева Р.Ф. и др. Индивидуальные вариации длины теломер у здоровых индивидов: эффект полиморфного варианта гена TERT и урбанизации // Генетика. 2022. Т. 58. № 9. С. 1074–1084. https://doi.org/10.31857/S0016675822090107
  39. Pinakhina D., Yermakovich D., Vergasova E. et al. GWAS of depression in 4,520 individuals from the Russian population highlights the role of MAGI2 (S-SCAM) in the gut-brain axis // Front. Genet. 2022. V. 13. https://doi.org/10.3389/fgene.2022.972196

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (275KB)
Метаданные

© А.В. Казанцева, Ю.Д. Давыдова, Р.Ф. Еникеева, З.Р. Тахирова, Р.Н. Мустафин, М.М. Лобаскова, С.Б. Малых, Э.К. Хуснутдинова, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».