Калиевый канал (KCNJ11). Выявление мутации C67T (Lys23Gln)

Маркер связан с изменением структуры клеточных калиевых каналов. Исследуется для выявления генетической предрасположенности к сахарному диабету 2-го типа, для оценки адаптации сердечно-сосудистой системы к физическим нагрузкам и стрессу.

Метод исследования

Полиморфизм длин рестрикционных фрагментов.

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозную кровь, буккальный (щечный) эпителий.

Как правильно подготовиться к исследованию?

Специальной подготовки не требуется.

Название гена –  KCNJ11

OMIM *600937

Локализация гена на хромосоме  – 11p15.1

Функция гена

Ген KCNJ11 кодирует белок, входящий в состав АТФ-зависимых К+-каналов панкреатических бета-клеток, которые играют ключевую роль в секреции инсулина. 

Генетический маркер C67T 

Участок ДНК гена KCNJ11, в котором происходит замена цитозина (С) на тимин (T) в позиции 67, называется генетическим маркером C67T. В результате такой замены аминокислота лизин в позиции 23 аминокислотной последовательности белка замещается на глутамин (Lys23Gln).

Возможные генотипы

• С/С
• С/Т
• Т/Т

Встречаемость в популяции

Встречаемость Т-аллеля в европейской популяции составляет 34  %.

Ассоциация маркера с заболеваниями

• Сахарный диабет 2-го типа

Общая информация об исследовании

Повышенный уровень глюкозы в крови (гипергликемия) – основная причина сахарного диабета 2-го типа вследствие сочетания неблагоприятных приобретенных (избыточный вес, неправильное питание, стрессы, гормональные нарушения) и наследственных факторов. Сахарный диабет проявляется, прежде всего, увеличением содержания глюкозы в крови и понижением способности тканей захватывать и утилизировать глюкозу.

У больных сахарным диабетом 2-го типа часто происходят изменения в гене KCNJ11, который кодирует белок, входящий в состав АТФ-зависимых калиевых каналов, регулирующих поток ионов калия через клеточную мембрану в бета-клетках поджелудочной железы. Эти каналы выполняют важную роль в регуляции секреции инсулина, помогая контролировать уровень сахара. Закрытие каналов в ответ на повышение уровня глюкозы инициирует высвобождение инсулина из бета-клеток, открытие – ингибирует.

Участок ДНК гена KCNJ11, в котором может происходить замена цитозина (С) на тимин (T) в позиции 67 нуклеотидной последовательности, называется генетическим маркером C67T. В результате такой замены аминокислота лизин в позиции 23 аминокислотной последовательности белка замещается на глутамин (Lys23Gln), что изменяет структуру белка, препятствует закрытию каналов и приводит к снижению секреции инсулина из бета-клеток и нарушению контроля уровня сахара в крови.

Многими исследователями показана ассоциация аллеля Т с диабетом 2-го типа. Например, было выявлено, что гомозиготность по аллелю Т (генотип Т/Т) в 2 раза чаще встречается у больных сахарным диабетом по сравнению со здоровыми людьми (частотность генотипов составила 27  % и 14  % соответственно).

Таким образом, определение ассоциированной с геном KCNJ11 предрасположенности к гипергликемии позволяет оценить риск заболевания диабетом и предотвратить его развитие (сахароснижающая терапия).

Проводились исследования, оценивающие ассоциацию генотипа по гену KCNJ11 и адаптацию сердечно-сосудистой системы к физическим нагрузкам и стрессу. Было выявлено, что у пациентов с дилатационной кардиомиопатией (заболеванием миокарда, при котором растягиваются полости сердца, что влечет за собой развитие сердечной неостаточности) с генотипом Т/Т сердечный ритм при подобранной рабочей нагрузке увеличивается слабее, чем у пациентов с С/С- и С/Т-генотипами. Можно предполагать, что аллель С ассоциирован с более эффективным ответом организма на тренировки.

Интерпретация результатов

Оценка генотипа по маркеру:

С/С – нормальная работа АТФ-зависимых калиевых каналов в бета-клетках поджелудочной железы

C/T и Т/Т – нарушение работы АТФ-зависимых калиевых каналов в бета-клетках поджелудочной железы, риск повышения уровня глюкозы

Результаты исследования должны интерпретироваться врачом в комплексе с другими генетическими, анамнестическими, клиническими и лабораторными данными.

Генетический маркер входит в исследование:

• Генетический риск развития гипергликемии

Важные замечания

Для данного маркера не существует понятия "норма" и "патология", т. к. исследуется полиморфизм гена.

Литература

• Hani, E. H., Boutin, P., Durand, E., Inoue, H., Permutt, M. A., Velho, G., Froguel, P. Missense mutations in the pancreatic islet beta cell inwardly rectifying K+ channel gene (KIR6.2/BIR): a meta-analysis suggests a role in the polygenic basis of type II diabetes mellitus in Caucasians. Diabetologia 41: 1511–1515, 1998. [PMID: 9867219]
• Reyes, S., Park, S., Johnson, B. D., Terzic, A., Olson, T. M. K(ATP) channel Kir6.2 E23K variant overrepresented in human heart failure is associated with impaired exercise stress response. Hum. Genet. 126: 779-789, 2009. [PMID: 19685080]