类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）是一种以慢性关节滑膜炎为主要病理特征的复杂自身免疫疾病。迄今为止，RA的发病机制尚未完全明确。很多研究者认为，人类患类风湿性关节炎的风险至少50%来自于遗传因素。遗传学研究领域开展的候选基因关联研究以及近年来兴起的全基因组关联分析已不断积累证据证明遗传因素在RA中的重要作用。因此，阐明其分子遗传机理有利于该病的防治。然而，目前被鉴定的遗传位点联合起来解释的RA遗传率很小，还有大量的遗传因子待鉴定。　　DNA甲基化是表观遗传学研究中的热点。“表观遗传”（Epigenetics）是超越正常孟德尔遗传之外的遗传现象，指不涉及DNA序列改变的情况下，基因功能可逆、可遗传的改变。DNA甲基化是指生物体在DNA甲基转移酶的催化下，将甲基转移到特定的碱基上的过程。DNA甲基化在维持组织特异性表达谱、调控染色质稳定性、印迹基因表达、X染色体失活以及抑制病毒和外源基因的表达等方面具有重要作用。许多复杂疾病或生命过程的发生发展与DNA甲基化对基因的表达调控密切相关。近年来的研究结果显示DNA甲基化也可能参与了RA的发生发展。　　在现代生物芯片的高通量分析技术的支持下，科学家们可以克服以往候选基因研究的局限性，运用非假设的研究策略对RA进行全基因组甲基化研究，系统筛选差异甲基化位点、找到许多从前未曾发现的疾病关联基因以及染色体区域，并发现疾病相关的全局信号通路，筛选出有诊断价值的标志物，为探索复杂疾病的发病机制及开发新的诊疗方法提供更多的线索。目前，人类基因组的研究已从结构基因组阶段进入功能基因组阶段，越来越多的研究者意识到综合系统地从基因组学、表观基因组学、转录组学、蛋白质组学等多个水平进行研究的重要性。这种系统性研究策略的优点在于能有效利用多水平的生物信息验证、发现复杂疾病的特异性易感基因，并有助于进一步阐明基因/基因组的生物学功能，为疾病的预防和治疗提供新思路。　　本研究利用全基因组甲基化和表达谱的双组学数据构建RA差异甲基化基因调控网络，在两个独立样本中分别进行验证关键基因在RA病人和健康对照之间的差异甲基化和差异表达，并选择调控网络中的一个关键基因PARP9开展细胞周期、细胞增殖及对炎症因子表达影响的分子功能实验，探索其在RA中致病作用的可能机制。　　第一章系统筛选RA全基因组差异甲基化位点并构建差异甲基化基因调控网络　　目的：　　系统地鉴定RA相关的全基因组甲基化位点并构建差异甲基化基因调控网络。　　方法：　　应用450K甲基化芯片和晶芯lncRNA+mRNA表达谱芯片系统分析25名RA病人和18名健康对照的外周血单个核细胞全基因组甲基化水平及基因表达情况，在关联分析的基础上运用生物信息分析技术（包括 STRING、Cytoscape、三步过滤法因果推断）构建差异甲基化基因的调控网络。　　结果：　　（1）甲基化RA特异的差异甲基化位点1046个，其中730个位点位于基因区域，属于598个基因；　　（2）联合全基因组表达谱数据进行关联分析发现107个位点（属于91个基因）的DNA甲基化与基因表达显著相关（P＜0.05）；　　（3）通过生物信息学分析，以 MX1、IFI44L、DTX3L、PARP9为关键差异甲基化基因的干扰素诱导基因相互作用网络与RA有关。　　结论：　　RA病人与健康对照之间的全基因组甲基化模式存在差异；异常的DNA甲基化是RA潜在的遗传危险因素。DNA甲基化可能通过影响包括MX1、IFI44L、DTX3L、PARP9基因在内的干扰素诱导基因相互作用网络而参与RA的发病。　　第二章RA差异甲基化位点和基因差异表达在独立样本中的验证　　目的：　　在独立样本中验证450K甲基化芯片和表达谱芯片检测结果。　　方法：　　选择10个RA相关的差异甲基化基因PARP9、IFI44L、MX1、ISG15、FAM8A1、STK17A、BLK、CNPY1、CBX7、SLC7A14，应用methyltargetTM技术在独立样本（RA:Control=25：27）中验证目标区域的差异甲基化，应用 RT-PCR技术在独立样本（RA:Control=35：35）中验证基因的差异表达情况。　　结果：　　（1）原450K甲基化芯片检测差异甲基化位点在methyltarget检测时依然显示检测阳性的基因是BLK、MX1、PARP9基因，尤其是PARP9基因三个位点的差异甲基化均得到了验证；　　（2）将10个基因目的区域内各位点的甲基化值进行平均，再比较RA病人组与健康对照组的组间差异，结果显示 BLK、STK17A、PARP9基因为差异甲基化基因；　　（3）BLK、CBX7、IFI44L、MX1、PARP9、STK17A六个基因在RA病人组与健康对照组间的表达差异具有统计学意义，其中BLK、IFI44L、MX1、PARP9基因的上调或下调情况与表达谱芯片检测结果一致。　　结论：　　根据芯片检测结果构建出的RA差异甲基化基因调控网络中多个基因的差异甲基化和差异表达得到验证，芯片检测结果准确、可信；以IFI44L、MX1、PARP9为关键的差异甲基化基因调控网络确有可能在RA的病理机制中发挥一定作用。　　第三章 PARP9基因甲基化在RA中的功能机制研究　　目的：　　探索RA相关的差异甲基化基因PARP9在RA中可能的病理机制。　　方法：　　使用methyltargetTM技术和RT-PCR技术分别检测5-氮杂胞苷处理72h、撤药后24h、48h、72h时点Jurkat细胞PARP9基因目的区域的甲基化状态和基因表达情况；构建PARP9基因过表达和慢病毒干扰的jurkat稳定表达Jurkat细胞株，分别用流式细胞术、CCK8法和RT-PCR方法检测细胞株的细胞周期、细胞增殖以及RA相关重要细胞因子IL-1β、IL-2、IL-4、IL-6、IL8、TNFα和IFNγ的表达情况。　　结果：　　（1）Jurkat细胞中PARP9基因的两个位点（POS.105/MAPINFO122281940和POS.163/MAPINFO122281882）的甲基化水平与基因表达呈显著负相关；　　（2）PARP9过表达组Jurkat细胞的增殖速度快于阴性对照组而PARP9低表达组的增殖速度慢于阴性对照组，组间差异均具有统计学意义（P＜0.05）；　　（3）PARP9基因过表达条件下，Jurkat细胞的细胞周期分布呈现在G0/G1期和S期细胞数量偏少，而G2/M期细胞数量增多的现象；PARP9基因低表达条件下，细胞周期分布则表现为G0/G1期细胞数量偏多，而S期和G2/M期细胞数量偏少；　　（4）RA相关细胞因子IL-2的表达受PARP9基因表达的正调控，而IL-4和IFNγ的表达受PARP9基因表达的负调控。IL-8和TNF-α在PARP9基因过表达或低表达的jurkat细胞中表达水平相似。PARP9基因过表达对IL-1β和IL-6的表达影响不大，但PARP9的低表达则显著降低IL-1β和IL-6的表达。　　结论：　　PARP9基因特定位点的异常甲基化可能通过影响基因表达，进而影响T细胞增殖及调控相关细胞因子的表达对RA产生致病作用。