Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Genes and their regulatory 'tags' conspire to promote rheumatoid arthritis

21.01.2013
Johns Hopkins scientists identify epigenetic changes that referee genetic risk

In one of the first genome-wide studies to hunt for both genes and their regulatory "tags" in patients suffering from a common disease, researchers have found a clear role for the tags in mediating genetic risk for rheumatoid arthritis (RA), an immune disorder that afflicts an estimated 1.5 million American adults.

By teasing apart the tagging events that result from RA from those that help cause it, the scientists say they were able to spot tagged DNA sequences that may be important for the development of RA. And they suspect their experimental method can be applied to predict similar risk factors for other common, noninfectious diseases, like type II diabetes and heart ailments.

In a report published in Nature Biotechnology Jan. 20, the researchers at Johns Hopkins and the Karolinska Institutet say their study bridges the gap between whole-genome genetic sequencing and diseases that have no single or direct genetic cause. Most genetic changes associated with disease do not occur in protein-coding regions of DNA, but in their regulatory regions, explains Andrew Feinberg, M.D., M.P.H., a Gilman scholar, professor of molecular medicine and director of the Center for Epigenetics at the Johns Hopkins University School of Medicine's Institute for Basic Biomedical Sciences. "Our study analyzed both and shows how genetics and epigenetics can work together to cause disease," he says.

Rheumatoid arthritis is a debilitating disease that causes inflammation, stiffness, pain and disfigurement in joints, especially the small joints of the hands and feet. It is thought to be an autoimmune disease, meaning that the body's immune system attacks its own tissues, an assault led primarily by white blood cells. According to Feinberg, several DNA mutations are known to confer risk for RA, but there seem to be additional factors that suppress or enhance that risk. One probable factor involves chemical "tags" that attach to DNA sequences, part of a so-called epigenetic system that helps regulate when and how DNA sequences are "read," how they're used to create proteins and how they affect the onset or progress of disease.

To complicate matters, Feinberg notes, the attachment of the tags to particular DNA sequences can itself be regulated by genes. "The details of what causes a particular sequence to be tagged are unclear, but it seems that some tagging events depend on certain DNA sequences. In other words, those tagging events are under genetic control," he says. Other tagging events, however, seem to depend on cellular processes and environmental changes, some of which could be the result, rather than the cause, of disease.

To tease apart these two types of tagging events, the researchers catalogued DNA sequences and their tagging patterns in the white blood cells of more than 300 people with and without one form of RA.

The team then began filtering out the tags that did not appear to affect RA risk. For example, if tags were seen on the same DNA sequence in those with and without RA, it was assumed that the tags at those sites were irrelevant to the cause or development of the disease. Then, from among the RA-relevant tags, they narrowed in on tags whose placement seemed to be dependent on DNA sequence. Finally, they made sure that the DNA sequences identified were themselves more prevalent in patients with RA. In this way, they created a list of DNA sequences associated with altered DNA tagging patterns, both of which were associated with RA.

Ultimately, the team identified 10 DNA sites that were tagged differently in RA patients and whose tagging seemed to affect risk for RA. Nine of the 10 sites were within a region of the genome known to play an important role in autoimmune diseases, while the 10th was on a gene that had never before been associated with the disease. "Since RA is a disease in which the body's immune system turns on itself, current treatments often involve suppressing the entire immune system, which can have serious side effects," Feinberg says. "The results of this study may allow clinicians to instead directly target the culpable genes and/or their tags."

"Our method allows us to predict which tagging sites are most important in the development of a disease. In this study, we looked for tagging sites under genetic control, but similar tags can be triggered by environmental exposures, like smoking, so there are many applications for this type of work," says Yun Liu, Ph.D., a lead researcher on the project.

The study also may shed light on how evolution works, explains Feinberg. "It seems that natural selection might not simply be selecting for an individual's current fitness level but also for the adaptability of future generations given an unknown future. We think that certain genetic sequences may be biologically beneficial and conserved over time because they increase the amount of variation found in tagging patterns, giving individuals a greater chance of adapting to environmental changes."

Other authors of the report include Martin J. Aryee, M. Daniele Fallin, Arni Runarsson and Margaret Taub of the Johns Hopkins University School of Medicine; and Leonid Padyukov, Espen Hesselberg, Lovisa Reinius, Nathalie Acevedo, Marcus Ronninger, Lementy Shchetynsky, Annika Scheynius, Juha Kere, Lars Alfredsson, Lars Klareskog and Tomas J. Ekström of the Karolinska Institutet, Sweden.

This work was supported by grants from the National Institutes of Health's Centers of Excellence in Genomic Science (5P50HG003233), the Swedish Research Council, the Swedish COMBINE project, the Swedish Foundation for Strategic Research, AFA Insurance and the European Research Council.

ON THE WEB:

Feinberg Lab: http://epigenetics.jhu.edu/

Feinberg's Profile: http://epigenetics.jhu.edu/?section=personnelPages&personID=2

Catherine Kolf | EurekAlert!
Further information:
http://www.jhu.edu/

More articles from Health and Medicine:

nachricht 3D images of cancer cells in the body: Medical physicists from Halle present new method
16.05.2018 | Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

nachricht Better equipped in the fight against lung cancer
16.05.2018 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

All articles from Health and Medicine >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Im Focus: Achema 2018: Neues Kamerasystem überwacht Destillation und hilft beim Energiesparen

Um chemische Gemische in ihre Einzelbestandteile aufzutrennen, ist in der Industrie die energieaufwendige Destillation gängig, etwa bei der Raffinerie von Rohöl. Forscher der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) entwickeln ein Kamerasystem, das diesen Prozess überwacht. Dabei misst es, ob es zu einer starken Tropfenbildung kommt, was sich negativ auf die Trennung der Komponenten auswirken kann. Die Technik könnte hier künftig automatisch gegensteuern, wenn sich Messwerte ändern. So ließe sich auch Energie einsparen. Auf der Prozesstechnik-Messe Achema in Frankfurt stellen sie die Technik vom 11. bis 15. Juni am Forschungsstand des Landes Rheinland-Pfalz (Halle 9.2, Stand A86a) vor.

Bei der Destillation werden Flüssigkeiten durch Verdampfen und darauffolgende Kondensation des Dampfes in ihre Bestandteile getrennt. Ein bekanntes Beispiel...

Im Focus: Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

Wie verleiht man Zellen neue Eigenschaften ohne ihren Stoffwechsel zu behindern? Ein Team der Technischen Universität München (TUM) und des Helmholtz Zentrums München veränderte Säugetierzellen so, dass sie künstliche Kompartimente bildeten, in denen räumlich abgesondert Reaktionen ablaufen konnten. Diese machten die Zellen tief im Gewebe sichtbar und mittels magnetischer Felder manipulierbar.

Prof. Gil Westmeyer, Professor für Molekulare Bildgebung an der TUM und Leiter einer Forschungsgruppe am Helmholtz Zentrum München, und sein Team haben dies...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

23.05.2018 | Geowissenschaften

Diagnose per Computer: Gefährliche Krankheitserreger mithilfe maschinellen Lernens erkennen

23.05.2018 | Informationstechnologie

Genetische Vielfalt schützt vor Krankheiten

23.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics