Association between Contactin-5 promotor polymorphism and schizophrenia in a Korean population

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Contactin-5 (CNTN5), which is a member of the immunoglobulin superfamily of cell adhesion molecules, plays a role in synapse formation and maturation. In this study, I investigated the involvement of CNTN5 in the pathophysiology of schizophrenia, through an analysis of the association of promotor single nucleotide polymorphisms (SNPs) with schizophrenia, and the expression in the brains of schizophrenic-like mice. For the analysis of the association of promoter SNPs (rs1222589, rs11218061, rs4754573, and rs4754574), a total of 263 schizophrenia patients and 455 control subjects were recruited. In the allele frequency analysis, I observed that the G allele of rs4754573 was associated with an increased risk of schizophrenia (P = 0.012). In the haplotype analysis, a significant association between the AAGA haplotype consisting of rs1222589, rs11218061, rs4754573, and rs4754574, and schizophrenia was also shown (P = 0.028). The luciferase activity assay according to the alleles of 4 SNPs showed that the G allele of rs4754573 reduced the promotor activity, compared to the A allele. The promotor activity of the AAGA haplotype was also decreased, compared to the AAAA haplotype (reference haplotype). Furthermore, in the prefrontal cortex, striatum, and hippocampus of the schizophrenic-like MK-801-treated and maternal immune-activated (MIA) mice, I examined the protein and mRNA expression of CNTN5. In MK-801-treated mice, no significant change in the expression of CNTN5 was detected. In contrast, in MIA mice, a decrease in mRNA and protein expression of CNTN5 was observed in the prefrontal cortex on postnatal day (PND) 50 and 60. These results indicate that the G allele of rs4754573 and the AAGA haplotype in CNTN5 may be contributed to the susceptibility of schizophrenia, through the decreased transcription of CNTN5. The decreased expression of CNTN5 may be involved in the pathophysiology of schizophrenia.

국문 초록 (Abstract)

Contactin-5 (CNTN5)는 세포 접착분자의 면역 글로불린 슈퍼 패밀리의 구성원으로, 시냅스 형성과 성숙에 역할을 한다고 알려져 있다. 본 연구에서 저자는 조현병의 병태생리에 대한 CNTN5 의 역할 규명을 위해 프로모터 단일 염기 다형성과 조현병 사이의 연관성을 분석하고 조현병 유사 동물모델의 뇌에서 유전자/단백질 발현을 분석하였다. 먼저, 프로모터 단일 염기 다형성(rs1222589, rs11218061, rs4754573, rs4754574) 의 연관성 분석을 위해 총 263 명의 조현병 환자와 455 명의 건강 대조군 피험자를 모집했다. 대립 유전자 빈도 분석을 통해 본 저자는 CNTN5 의 rs4754573 의 대립 형질이 조현병의 위험도 증가와 관련되어 있음을 관찰했다(P = 0.012). haplotype 의 연관성 분석에서도 rs1222589, rs11218061, rs4754573 과 rs4754574 로 구성된 AAGA haplotype 과 조현병 사이에 유의한 연관성을 확인하였다(P = 0.028). 다음으로 CNTN5 의 4 개의 프로모터 단일 염기 다형성과 haplotype 이 CNTN5 의 프로모터 활성을 변화시킬 수 있는지 luciferase 활성 분석법을 통해 확인하였는데, 그 결과 rs4754573 의 G 대립 형질이 A 대립 형질에 비해 프로모터 활성을 감소시키는 것으로 나타났다. AAGA haplotype 또한 AAAA haplotype 에 비해 감소된 프로모터 활성도를 나타냈다. 이에 더불어 본 저자는 조현병 유사 동물모델에서 CNTN5 mRNA 및 단백질의 발현 변화를 분석했는데, 그 결과, MK-801 처치한 생쥐에서는 유의미한 CNTN5 발현 차이를 관찰하지 못했지만, 모성면역활성화 생쥐의 뇌에서는 CNTN5 의 단백질 그리고 mRNA 의 감소를 확인할 수 있었다. 특히 모성면역활성화 생쥐의 전전두피질에서 출생 후 50 일과 60 일째에 CNTN5 의 mRNA 와 단백질 발현 감소가 현저하게 관찰되었다. 이러한 결과는 CNTN5 의 프로모터 단일 염기 다형성 rs4754573 및 haplotype 이 조현병의 민감도와 연관되어 있으며, 특히 CNTN5 의 전사 감소를
통해 조현병의 발병에 관여하고 있음을 시사한다.

목차 (Table of Contents)

• Abstract iv
• Introduction 1
• 2. Materials and methods 4
• 2.1. Subjects 5
• 2.2. SNP selection and genotyping 7
• 2.3. Transfection and luciferase assay 7
• 2.4. Animal model of schizophrenia 8
• 2.5. Quantitative real time-PCR (qRT-PCR) 9
• 2.6. Western blot analysis 9
• 2.7. Statistical analysis 10
• 3. Results 11
• 3.1. Genetic association between CNTN5 and schizophrenia 11
• 3.2. Genetic association of CNTN5 with clinical symptoms of schizophrenia 13
• 3.3. Haplotype analyses 16
• 3.4. The promotor activities according to the alleles in the promotor SNPs of CNTN5 18
• 3.5. Expression changes of CNTN5 in a schizophrenic-like animal model 20
• 4. Discussion 25
• 5. References 28
• Abstract in Korean 35