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一、阿茲海默氏症的外遺傳研究

(一) CpG 島甲基化分析

使用線上軟體 CpG Island searcher,分析 PPP2R2B 基因兩個異 構型 Bβ1、Bβ2 的啟動子及 5' 端約 3 kb 區域,圖二(A) 顯示 Bβ1 具有兩個 CpG 島,Bβ2 則無,故選擇 Bβ1 的 5' 端區域進行 DNA 甲基化的研究。

(二) Restriction enzyme based-methylation assay

利用 (CCGG) 的限制內切酶 HpaII、MspI,針對 20 位正常人 及 20 位阿茲海默氏症患者的血液 DNA 樣品 (圖三),及 6 組年齡 與性別配對的正常人與阿茲海默氏症患者的淋巴細胞株 DNA 樣品 (圖四),進行 CpG 島甲基化作評估。各 DNA 樣品均以三種條件處 理:未經過酵素切割、HpaII 切割、MspI 切割。如圖三(A)、圖四(A) 所示,未經過酵素切割者有一明顯的 DNA 色帶 (lane -);由於辨識 序列 CCGG 無論甲基化與否,均能被 MspI 切割,經 MspI 切割 後 DNA 而呈 smearing 現象 (lane M);而 HpaII 僅能切割未甲基化

的辨識序列 CCGG,故經 HpaII 切割後的 DNA 片段明顯大於 MspI 切割者 (lane H)。

以上述三種實驗條件處理後之基因組 DNA 作為模版,利用辨認 Bβ1 5' 端區域之專一性引子對進行 PCR 反應,結果顯示於圖三 (B)、圖四(B)。未經過酵素切割的正控制組模板,於 358 bp 的位置 有一明顯的 PCR 產物 (lane -),MspI 切割後的負控制組模板則無 (lane M),而以 HpaII 切割後的實驗組模板,則依此區域 CCGG 序 列上的甲基化程度,而增幅出不同強度的 PCR 產物 (lane H),甲基 化程度越高,則此段 DNA 因不易被 HpaII 裁切,而得以形成較強 的 PCR 產物;反之,若甲基化程度低,則 PCR 產物不明顯或無 PCR 產物。Bβ1 啟動子上游 -1974 ~ -1824 區域,因缺乏 CCGG 序 列,故三種實驗條件處理後之基因組 DNA 模板,均能增幅出 151 bp 大小的 PCR 產物,作為內生性控制組 (internal control)。

進一步利用 Alphalmager 1200 影像系統,比較 20 位正常人和 20 位阿茲海默氏症患者血液基因組 DNA 的甲基化程度。如圖三 C

所示,個別樣品間的甲基化程度差異很大,然阿茲海默氏症患者的平 均甲基化程度稍高於正常人,但兩群間的差異未達顯著水準 (圖三 D,P > 0.05)。圖四 C 顯示各組年齡與性別配對的淋巴細胞 DNA 甲 基化程度,個別樣品間的甲基化程度差異很大,其中第二、第四組阿

茲海默氏症的患者甲基化程度明顯高於正常人,但第五組則相反。兩 群樣品間之平均甲基化程度,阿茲海默氏症患者稍高於正常人,但差 異未達顯著水準(圖四 D,P > 0.05)。

(三) Bisulfite sequencing assay

利用 EZ DNA Methylation-GoldTM Kit 處理淋巴球 DNA,使 DNA 序列上的 C 鹼基轉變為 T 鹼基,然 CpG 上的 C 鹼基若發

生甲基化,則不被轉變為 T 鹼基而維持 C 鹼基,藉由定序比較 DNA 序列上 T 鹼基與 C 鹼基的訊號強弱,可推知該樣本的甲基化

程度。圖五為第五組正常人的定序結果,包括 RE-PCR 所辨認的三 個 CCGG 在內,序列上大部分的 C 鹼基皆被轉變成 T,但第 8 個 CpG 則有少部分維持 CG。圖六為第三組阿茲海默氏症患者的定序

結果,顯示第1、2、4 個 C 鹼基被甲基化而維持不變,但 RE-PCR 所辨認的另外兩個 CCGG 皆被轉換成 TTGG。此二個 CCGG 序列 於所檢測的 12 個樣品皆無甲基化情形。圖七為 6 組配對的阿茲海 默氏症患 (P1 ~ P6) 與正常人 (N1 ~ N6) 淋巴細胞株之甲基化程度 量化圖。結果顯示正常人的 CpG 大多無甲基化,只有部分的樣本有 零星的甲基化,且甲基化程度大多低於 50%,阿茲海默氏症的患者 則富含甲基化的 CpG,且甲基化程度大多高於 50%,即阿茲海默氏

症的患者 Bβ1 序列上該區域的甲基化程度明顯高於正常人。

(四) Chromatin immunoprecipitation (CHIP)

為了分析 Bβ1 與 Bβ2 啟動子區域的染色質結構,使用 CHIP 技術檢測此二異構型啟動子區域上組蛋白修飾的情形。如圖八(A)、

(D) 所示,與未受超音波震盪處理相較 (lane -),經過超音波震盪後,

DNA 被震碎成小片段呈 smearing 現象 (lane +)。超音波處理後將樣 品分成 A (未進行免疫沈澱,作為正控制組)、B (不加抗體但進行免 疫沈澱,作為負控制組)、C (加抗體進行免疫沈澱,作為實驗組) 三 組,免疫沉澱反應的抗體包括辨認 dimethyl Histone H3 lysine 9 及辨 認 acetyl Histone H3 lysine 14 的抗體。dimethyl Histone H3 lysine 9

的組蛋白修飾代表染色質結構緊密、低基因轉錄活性,而 acetyl Histone H3 lysine 14 的組蛋白修飾則代表染色質結構鬆散,利於基因 轉錄作用。如圖八(B) (E) 所示,兩種抗體免疫沉澱的 DNA 模板,

PCR 增幅後皆於所檢測的三個配對樣品偵測到代表 Bβ1 的 358 bp 片段與代表 Bβ2 的 301 bp 片段。利用 Alphalmager 1200 影像系統 定量後,得到各 AD/NC 配對的比值,顯示於圖八(C) (F)。三個配對 的淋巴細胞株中,第 2、第 5 個配對的 Methyl-H3 比值大於 1,顯 示此兩個阿茲海默氏症患者的 Bβ1 5' 端區域上,dimethyl H3-K9 的

比例較配對的正常人高,然第 4 個配對的 Methyl-H3 ratio 則小於 1,顯示該配對的阿茲海默氏症患者的 Bβ1 5' 端區域上,dimethyl H3-K9 比 例 較 配 對 的 正 常 人 低 。 Bβ2 啟 動 子 區 域 的 Methyl-H3 ratio、Bβ1 與 Bβ2 啟動子區域的 Acetyl-H3 ratio,於三個配對的細

胞株中則無明顯差異,顯示這些區域上的修飾組蛋白比例於三個配對 中並無太大區別。

(五) PPP2R2B 基因表現量與阿茲海默氏症的關聯性

使用 Real-time PCR-Taqman 的系統,檢測上述 6 個配對的阿茲 海默氏症患者與正常人淋巴細胞中 PPP2R2B RNA 的表現量,結果 顯示於圖九。由於所檢測到的 CT 值多數超過 35, 代表樣品 RNA

濃度太低,實驗誤差相對提高,無法作為可信數據,故無法使用此數 據做更進一步的分析。

二、阿茲海默氏症與血管性失智症的 Bβ1 基因啟動子多型

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