トランスジェニックα-シヌクレイン系統における複合形質の遺伝的変異

Genetic Variation in Complex Traits in Transgenic α-Synuclein Strains of .

• Yiru A Wang
• Lisa van Sluijs
• Yu Nie
• Mark G Sterken
• Simon C Harvey
• Jan E Kammenga

抄録

異なる遺伝的背景は、変異した遺伝子の効果を変更することができる。ヒトα-シヌクレイン（）遺伝子はα-シヌクレインをコードし、そのオリゴマー複合体は加齢とともに蓄積し、細胞の恒常性の崩壊を媒介し、パーキンソン病に特徴的な神経細胞の死をもたらします。多型変異体はこの複雑な病理学的メカニズムを調節している。以前、我々は、正規野生型ブリストルN2から遺伝的に多様な遺伝的背景を用いて、α-シヌクレインモデルの5つのトランスジェニック導入系統を構築した。遺伝子発現解析の結果、α-シヌクレイン導入遺伝子がバックグラウンド修飾因子によりゲノム全体の転写に異なる影響を与えることが明らかになった。これらのトランスジェニック系統において複雑な形質がどのように影響を受けるかをさらに調べるために、α-シヌクレイン導入遺伝子の発現、α-シヌクレインと黄色蛍光タンパク質（YFP）の融合タンパク質の全体的な蓄積、リソソーム関連オルガネラ、および体格を測定した。定量PCR法を用いて、異なる遺伝的背景のもとでα-シヌクレイン遺伝子の発現レベルが安定しており、類似していることを明らかにした。さらに、COPAS™ バイオソーターを用いて、a-synuclein:YFP 融合タンパク質のレベルが遺伝的背景の違いによって異なることを観察しました。ナイルレッド染色アッセイの定量化は、α-シヌクレインがリソソーム関連オルガネラや体格にも影響を与えることを実証している。我々の結果は、異なる背景での同じα-シヌクレインの導入が、背景修飾因子のために複雑な形質に異なる影響をもたらすことを示している。

Different genetic backgrounds can modify the effect of mutated genes. Human α-synuclein () gene encodes α-synuclein, and its oligomeric complexes accumulate with age and mediate the disruption of cellular homeostasis, resulting in the neuronal death that is characteristic of Parkinson's Disease. Polymorphic variants modulate this complex pathologic mechanism. Previously, we constructed five transgenic introgression lines of a model of α-synuclein using genetic backgrounds that are genetically diverse from the canonical wild-type Bristol N2. A gene expression analysis revealed that the α-synuclein transgene differentially affects genome-wide transcription due to background modifiers. To further investigate how complex traits are affected in these transgenic lines, we measured the α-synuclein transgene expression, the overall accumulation of the fusion protein of α-synuclein and yellow fluorescent protein (YFP), the lysosome-related organelles, and the body size. By using quantitative PCR (qPCR), we demonstrated stable and similar expression levels of the α-synuclein transgene in different genetic backgrounds. Strikingly, we observed that the levels of the a-synuclein:YFP fusion protein vary in different genetic backgrounds by using the COPAS™ biosorter. The quantification of the Nile Red staining assay demonstrates that α-synuclein also affects lysosome-related organelles and body size. Our results show that the same α-synuclein introgression in different backgrounds can produces differing effects on complex traits due to background modifiers.