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DNA methylation and gene expression analysis in adipose tissue to identify new loci associated with T2D development in obesity

Artigo de periódico
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DNA methylation and gene expression analysis in adipose tissue to identify new loci associated with T2D development in obesity
2022
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Nome da publicação: DNA methylation and gene expression analysis in adipose tissue to identify new loci associated with T2D development in obesity

Autores: Paulina Baca, Francisco Barajas-Olmos, Elaheh Mirzaeicheshmeh, Carlos Zerrweck, Lizbeth Guilbert, Ernesto Carlos Sánchez, Marlen Flores-Huacuja, Rafael Villafán, Angélica Martínez-Hernández, Humberto García-Ortiz, Cecilia Contreras-Cubas, Federico Centeno-Cruz, Lorena Orozco

Fuente: Nutrition & Diabetes

Publicado en: 2022

Tipo de archivo: Artigo de periódico

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Resumen

Obesity is accompanied by excess adipose fat storage, which may lead to adipose dysfunction, insulin resistance, and type 2 diabetes (T2D). Currently, the tendency to develop T2D in obesity cannot be explained by genetic variation alone—epigenetic mechanisms, such as DNA methylation, might be involved. Here, we aimed to identify changes in DNA methylation and gene expression in visceral adipose tissue (VAT) that might underlie T2D susceptibility in patients with obesity. We investigated DNA methylation and gene expression in VAT biopsies from 19 women with obesity, without (OND = 9) or with T2D (OD = 10). Differences in genome-scale methylation (differentially methylated CpGs [DMCs], false discovery rate < 0.05; and differentially methylated regions [DMRs], p value < 0.05) and gene expression (DEGs, p value <0.05) between groups were assessed. We searched for overlap between altered methylation and expression and the impact of altered DNA methylation on gene expression, using bootstrap Pearson correlation. The relationship of altered DNA methylation to T2D-related traits was also tested. We identified 11 120 DMCs and 96 DMRs distributed across all chromosomes, with the greatest density of epigenomic alterations at the MHC locus. These alterations were found in newly and previously T2D-related genes. Several of these findings were supported by validation and extended multi-ethnic analyses. Of 252 DEGs in the OD group, 68 genes contained DMCs (n = 88), of which 24 demonstrated a significant relationship between gene expression and methylation (p values <0.05). Of these, 16, including ATP11A, LPL and EHD2 also showed a significant correlation with fasting glucose and HbA1c levels. Our results revealed novel candidate genes related to T2D pathogenesis in obesity. These genes show perturbations in DNA methylation and expression profiles in patients with obesity and diabetes. Methylation profiles were able to discriminate OND from OD individuals; DNA methylation is thus a potential biomarker.

Resumen traducido por

A obesidade é acompanhada por excesso de armazenamento de gordura adiposa, o que pode levar à disfunção adiposa, resistência à insulina e diabetes tipo 2 (DT2). Atualmente, a tendência de desenvolver DT2 na obesidade não pode ser explicada apenas pela variação genética – mecanismos epigenéticos, como a metilação do DNA, podem estar envolvidos. Aqui, nosso objetivo foi identificar alterações na metilação do DNA e na expressão gênica no tecido adiposo visceral (VAT) que possam estar subjacentes à suscetibilidade ao DM2 em pacientes com obesidade. Nós investigamos a metilação do DNA e a expressão gênica em biópsias de VAT de 19 mulheres com obesidade, sem (OND = 9) ou com DM2 (OD = 10). Diferenças na metilação em escala genômica (CpGs diferencialmente metilados [DMCs], taxa de descoberta falsa <0,05; e regiões diferencialmente metiladas [DMRs], valor p <0,05) e expressão gênica (DEGs, valor p <0,05) entre os grupos foram avaliadas. Procuramos a sobreposição entre a metilação e a expressão alteradas e o impacto da metilação alterada do DNA na expressão gênica, usando a correlação bootstrap de Pearson. A relação da metilação alterada do DNA com características relacionadas ao DM2 também foi testada. Identificamos 11.120 DMCs e 96 DMRs distribuídos por todos os cromossomos, com a maior densidade de alterações epigenômicas no locus do MHC. Essas alterações foram encontradas em genes recentemente e anteriormente relacionados ao DM2. Várias destas descobertas foram apoiadas por validação e análises multiétnicas alargadas. Dos 252 DEGs no grupo OD, 68 genes continham DMCs (n = 88), dos quais 24 demonstraram uma relação significativa entre expressão gênica e metilação (valores de p <0,05). Destes, 16, incluindo ATP11A, LPL e EHD2 também mostraram uma correlação significativa com os níveis de glicemia de jejum e HbA1c. Nossos resultados revelaram novos genes candidatos relacionados à patogênese do DM2 na obesidade. Esses genes mostram perturbações na metilação do DNA e nos perfis de expressão em pacientes com obesidade e diabetes. Os perfis de metilação foram capazes de discriminar OND de indivíduos com DO; A metilação do DNA é, portanto, um biomarcador potencial.

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Diabetes mellitusGenéticaObesidade