Skip to main content
Erschienen in: Journal of Diabetes & Metabolic Disorders 1/2021

23.01.2021 | Research article

Analysis of genetic selection at insulin receptor substrate-2 gene loci

verfasst von: Issei Yoshiuchi

Erschienen in: Journal of Diabetes & Metabolic Disorders | Ausgabe 1/2021

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Abstract

Purpose

Type 2 diabetes mellitus (T2DM) is highly heritable and exhibits significant variability in prevalence between different populations. Prevalence of T2DM is higher in Asian and African relative to European populations. During evolution, traditional feast-famine cycles likely led to significant natural selection impacting metabolic genes. Human adaptation to environmental changes (food supply, lifestyle, climate, and geography) likely influenced differential selection of T2DM-associated genes. Together, insulin receptor substrate-1 and -2 (IRS1 and IRS2) genes encode the major ligands of insulin and IGF1 receptors. Irs2-deficient mice exhibit a T2DM phenotype with severe insulin resistance, and a common IRS2 polymorphism is associated with T2DM. Therefore, the present study sought evidence of natural selection at IRS2 loci.

Methods

Data were sourced from the HapMap and 1000 Genomes projects, comprising four different populations with distinct ancestries: European, Yoruba, Han Chinese, and Japanese. A three-step method was applied to detect IRS2 locus selection. The long-range haplotype (LRH) test detected unusual extended haplotypes, the integrated haplotype score (iHS) detected selection, and Wright’s F-statistics (particularly Wright’s fixation index: FST) were calculated as a measure of population differentiation.

Results

The African population exhibited highly significant LRH findings (percentile >99.9, p = 0.005–0.0009), while both the European and African populations exhibited extreme positive iHS test scores ([iHS] >2.5).

Conclusion

These findings indicate that genetic selection has occurred at the IRS2 locus, warranting further research into the adaptive evolution of metabolic disorder-associated genes.
Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Diamond J. Evolution, consequences and future of plant and animal domestication. Nature. 2002;418:700–7.CrossRef Diamond J. Evolution, consequences and future of plant and animal domestication. Nature. 2002;418:700–7.CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Sabeti PC, Reich DE, Higgins JM, Levine HZ, Richter DJ, Schaffner SF, et al. Detecting recent positive selection in the human genome from haplotype structure. Nature. 2002;419:832–7.CrossRef Sabeti PC, Reich DE, Higgins JM, Levine HZ, Richter DJ, Schaffner SF, et al. Detecting recent positive selection in the human genome from haplotype structure. Nature. 2002;419:832–7.CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Yoshiuchi I. Two SNPs associated with type 2 diabetes and obesity at melanocortin-4 receptor gene loci exhibited high Fst values and natural selection. J Diabetes Metab. 2013;S11:005. Yoshiuchi I. Two SNPs associated with type 2 diabetes and obesity at melanocortin-4 receptor gene loci exhibited high Fst values and natural selection. J Diabetes Metab. 2013;S11:005.
5.
Zurück zum Zitat NEEL JV. Diabetes mellitus: a "thrifty" genotype rendered detrimental by "progress"? Am J Hum Genet. 1962;14:353–62.PubMed NEEL JV. Diabetes mellitus: a "thrifty" genotype rendered detrimental by "progress"? Am J Hum Genet. 1962;14:353–62.PubMed
6.
Zurück zum Zitat Almgren P, Lehtovirta M, Isomaa B, Sarelin L, Taskinen MR, Lyssenko V, et al. Heritability and familiarity of type 2 diabetes and related quantitative traits in the Botnia study. Diabetologia. 2011;54:2811–9.CrossRef Almgren P, Lehtovirta M, Isomaa B, Sarelin L, Taskinen MR, Lyssenko V, et al. Heritability and familiarity of type 2 diabetes and related quantitative traits in the Botnia study. Diabetologia. 2011;54:2811–9.CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Manolio TA, Collins FS, Cox NJ, Goldstein DB, Hindorff LA, Hunter DJ, et al. Finding the missing heritability of complex diseases. Nature. 2009;461:747–53.CrossRef Manolio TA, Collins FS, Cox NJ, Goldstein DB, Hindorff LA, Hunter DJ, et al. Finding the missing heritability of complex diseases. Nature. 2009;461:747–53.CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Diamond J. The double puzzle of diabetes. Nature. 2003;423:599–602.CrossRef Diamond J. The double puzzle of diabetes. Nature. 2003;423:599–602.CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Withers DJ, Gutierrez JS, Towery H, Burks DJ, Ren JM, Previs S, et al. Disruption of IRS-2 causes type 2 diabetes in mice. Nature. 1998;391:900–4.CrossRef Withers DJ, Gutierrez JS, Towery H, Burks DJ, Ren JM, Previs S, et al. Disruption of IRS-2 causes type 2 diabetes in mice. Nature. 1998;391:900–4.CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Mammarella S, Romano F, Di Valerio A Creati B, Esposito DL, Palmirotta R, et al. Interaction between the G1057D variant of IRS-2 and overweight in the pathogenesis of type 2 diabetes. Hum Mol Genet. 2000;9:2517–21.CrossRef Mammarella S, Romano F, Di Valerio A Creati B, Esposito DL, Palmirotta R, et al. Interaction between the G1057D variant of IRS-2 and overweight in the pathogenesis of type 2 diabetes. Hum Mol Genet. 2000;9:2517–21.CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Voight BF, Kudaravalli S, Wen X, Pritchard JK. A map of recent positive selection in the human genome. PLoS Biol. 2006;4:446–58.CrossRef Voight BF, Kudaravalli S, Wen X, Pritchard JK. A map of recent positive selection in the human genome. PLoS Biol. 2006;4:446–58.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Novembre J, Di Rienzo A. Spatial patterns of variation due to natural selection in humans. Nat Rev Genet. 2009;10:745–55.CrossRef Novembre J, Di Rienzo A. Spatial patterns of variation due to natural selection in humans. Nat Rev Genet. 2009;10:745–55.CrossRef
13.
Zurück zum Zitat The International HapMap Consortium. A haplotype map of the human genome. Nature. 2005;437:1299–320.CrossRef The International HapMap Consortium. A haplotype map of the human genome. Nature. 2005;437:1299–320.CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Pickrell JK, Coop G, Novembre J, Kudaravalli S, Li JZ, Absher D, et al. Signals of recent positive selection in a worldwide sample of human populations. Genome Res. 2009;19:826–37.CrossRef Pickrell JK, Coop G, Novembre J, Kudaravalli S, Li JZ, Absher D, et al. Signals of recent positive selection in a worldwide sample of human populations. Genome Res. 2009;19:826–37.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Holsinger KE, Weir BS. Genetics in geographically structured populations: defining, estimating and interpreting FST. Nat Rev Genet. 2009;10(9):639–50.CrossRef Holsinger KE, Weir BS. Genetics in geographically structured populations: defining, estimating and interpreting FST. Nat Rev Genet. 2009;10(9):639–50.CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Ehrmann DA, Tang X, Yoshiuchi I, Cox NJ, Bell GI. Relationship of insulin receptor substrate-1 and -2 genotypes to phenotypic features of polycystic ovary syndrome. J Clin Endocrinol Metab. 2002;87:4297–300.CrossRef Ehrmann DA, Tang X, Yoshiuchi I, Cox NJ, Bell GI. Relationship of insulin receptor substrate-1 and -2 genotypes to phenotypic features of polycystic ovary syndrome. J Clin Endocrinol Metab. 2002;87:4297–300.CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Excoffier L, Laval G, Schneider S. Arlequin (version 3.0): an integrated software package for population genetics data analysis. Evol Bioinformatics Online. 2005;1:47–50. Excoffier L, Laval G, Schneider S. Arlequin (version 3.0): an integrated software package for population genetics data analysis. Evol Bioinformatics Online. 2005;1:47–50.
19.
Zurück zum Zitat Southam L, Soranzo N, Montgomery SB, Frayling TM, McCarthy MI, Barroso I, et al. Is the thrifty genotype hypothesis supported by evidence based on confirmed type 2 diabetes- and obesity-susceptibility variants? Diabetologia. 2009;52:1846–51.CrossRef Southam L, Soranzo N, Montgomery SB, Frayling TM, McCarthy MI, Barroso I, et al. Is the thrifty genotype hypothesis supported by evidence based on confirmed type 2 diabetes- and obesity-susceptibility variants? Diabetologia. 2009;52:1846–51.CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Mountain JL, Risch N. Assessing genetic contributions to phenotypic differences among 'racial' and 'ethnic' groups. Nat Genet. 2004;36:S48–53.CrossRef Mountain JL, Risch N. Assessing genetic contributions to phenotypic differences among 'racial' and 'ethnic' groups. Nat Genet. 2004;36:S48–53.CrossRef
21.
Zurück zum Zitat Darwin C. The origin of species by means of natural selection. London:John Murray;1859. Darwin C. The origin of species by means of natural selection. London:John Murray;1859.
Metadaten
Titel
Analysis of genetic selection at insulin receptor substrate-2 gene loci
verfasst von
Issei Yoshiuchi
Publikationsdatum
23.01.2021
Verlag
Springer International Publishing
Erschienen in
Journal of Diabetes & Metabolic Disorders / Ausgabe 1/2021
Elektronische ISSN: 2251-6581
DOI
https://doi.org/10.1007/s40200-021-00745-y

Weitere Artikel der Ausgabe 1/2021

Journal of Diabetes & Metabolic Disorders 1/2021 Zur Ausgabe

Leitlinien kompakt für die Innere Medizin

Mit medbee Pocketcards sicher entscheiden.

Seit 2022 gehört die medbee GmbH zum Springer Medizin Verlag

Notfall-TEP der Hüfte ist auch bei 90-Jährigen machbar

26.04.2024 Hüft-TEP Nachrichten

Ob bei einer Notfalloperation nach Schenkelhalsfraktur eine Hemiarthroplastik oder eine totale Endoprothese (TEP) eingebaut wird, sollte nicht allein vom Alter der Patientinnen und Patienten abhängen. Auch über 90-Jährige können von der TEP profitieren.

Niedriger diastolischer Blutdruck erhöht Risiko für schwere kardiovaskuläre Komplikationen

25.04.2024 Hypotonie Nachrichten

Wenn unter einer medikamentösen Hochdrucktherapie der diastolische Blutdruck in den Keller geht, steigt das Risiko für schwere kardiovaskuläre Ereignisse: Darauf deutet eine Sekundäranalyse der SPRINT-Studie hin.

Bei schweren Reaktionen auf Insektenstiche empfiehlt sich eine spezifische Immuntherapie

Insektenstiche sind bei Erwachsenen die häufigsten Auslöser einer Anaphylaxie. Einen wirksamen Schutz vor schweren anaphylaktischen Reaktionen bietet die allergenspezifische Immuntherapie. Jedoch kommt sie noch viel zu selten zum Einsatz.

Therapiestart mit Blutdrucksenkern erhöht Frakturrisiko

25.04.2024 Hypertonie Nachrichten

Beginnen ältere Männer im Pflegeheim eine Antihypertensiva-Therapie, dann ist die Frakturrate in den folgenden 30 Tagen mehr als verdoppelt. Besonders häufig stürzen Demenzkranke und Männer, die erstmals Blutdrucksenker nehmen. Dafür spricht eine Analyse unter US-Veteranen.

Update Innere Medizin

Bestellen Sie unseren Fach-Newsletter und bleiben Sie gut informiert.