KLHL21基因罕见变异靶向调控NF-κB信号通路促进心肌梗死的分子机制研究
批准号:
82170345
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
谢翔
依托单位:
学科分类:
冠状动脉性心脏病
结题年份:
2025
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
吴婷婷、侯宪庚、修文娟、杨海涛、吴成鑫、潘颖
中文摘要
心肌梗死是一种多因素疾病,其发病机制尚未完全阐明。其家族聚集发病提示心梗和遗传密切相关。我们在一个完整心梗家系中通过外显子组测序,鉴定出KLHL21基因罕见的错义变异位点(Arg588Trp),呈常染色体显性遗传并和家系患病成员呈现表型共分离现象,提示该突变是该家系心梗的致病基因,但其具体机制不清。文献表明,KLHL21基因可直接结合IKK,负向调控NF-κB信号通路。课题组前期通过构建心梗小鼠模型发现梗死区NF-κB信号通路持续激活;通过构建KLHL21和ApoE双基因敲除小鼠模型发现主动脉不稳定斑块负荷明显增加并易破裂。因此我们推测KLHL21基因错义突变所致KLHL21蛋白功能异常,影响其与特异性底物的结合,从而激活了NF-κB信号通路,促进了心梗的发生。为验证该假说,本项目拟通过细胞水平以及构建基因敲除/敲入小鼠模型进行整体功能研究,以揭示罕见变异在心梗发病机制中的作用。
英文摘要
Myocardial infarction is a multifactorial disease, and its pathogenesis has not been fully elucidated.The familial cluster suggests that myocardial infarction is closely related to heredity.We identified a rare missense mutation locus (Arg588trp) of KLHL21 gene in a complete myocardial infarction family by exome sequencing, which was inherited in an autosomal dominant manner and co-isolated phenotypically from the disaffected members of the family, suggesting that this mutation is the pathogenic gene of myocardial infarction in this family,but its specific mechanism is unclear. Study has shown that KLHL21 can directly bind to IKK and negatively regulate NF-κB signaling pathway.The NF-κB signaling pathway was continuously activated in the infarct area through the establishment of a mouse model of MI.The KLHL21 and ApoE knockout mouse models showed that the aortic unstable plaque load increased significantly and was prone to rupture. Therefore, we speculate that KLHL21 protein function abnormalities caused by missense mutation of KLHL21 affect the binding of KLHL21 with specific substrates, thus activating NF-κB signaling pathway and promoting the occurrence of myocardial infarction.To verify this hypothesis, this project intends to study the overall function of KLHL21 gene by mouse models and functional experiments at the cellular level, to reveal the role of rare variants in the pathogenesis of myocardial infarction.
心肌梗死具有高发病率、高病死率且存在家族聚集性,KLHL21基因第四外显子错义突变(c.C1762T:p.R588W)与家系心梗发生呈表型共分离,但其在心肌梗死中的作用及机制尚未明确,本研究通过CRISPR/Cas9技术构建KLHL21基因敲除小鼠模型,结合心肌梗死(MI)及缺血再灌注(I/R)模型,运用RT-PCR、Westernblot等技术从动物、细胞及分子水平探究KLHL21基因的功能及其与NF-κB、Nrf2信号通路的关联,结果显示,冠心病患者外周血单核细胞中KLHL21mRNA表达显著低于健康对照组(P<0.05),家系测序证实KLHL21错义突变与心梗发生存在明确因果关系;KLHL21基因敲除(KO)小鼠纯合子生育率仅2%,胚胎18天体重轻于野生型(WT),MI组KO小鼠3天、7天、28天生存率分别为85.7%、64.0%、64.0%,显著低于WT小鼠的100.0%、100.0%、92.0%(P<0.05),I/R组KO小鼠梗死面积(52.61±8.44%)大于WT小鼠(44.73±4.81%)(P<0.05),心脏超声显示MI及I/R模型中KO小鼠左心室射血分数(LVEF)、短轴缩短率(LVFS)显著降低,收缩末期内径(LVESD)、舒张末期内径(LVEDD)显著升高(P均<0.05),HE及Masson染色显示KO小鼠心肌细胞坏死、纤维化程度更严重,炎症细胞浸润增多,KO小鼠血清中TNF-α、IL-6等促炎因子及CK-MB、cTnI等心肌坏死标志物水平显著高于WT小鼠(P<0.05),Westernblot证实KO小鼠心肌组织中NF-κB通路相关蛋白P-IKBα、P65、P50表达升高,IKBα表达降低(P<0.05),细胞实验中缺氧模型下KLHL21与IKKβ在细胞质共定位,KLHL21过表达可恢复缺氧诱导的细胞形态异常,不同剂量KLHL21质粒转染呈剂量依赖性抑制P65蛋白表达,且可上调Nrf2、GPX4、NQO1、XCT转录水平,下调ACSL4表达,抑制细胞铁死亡;本研究明确了KLHL21基因通过调控NF-κB/Nrf2信号通路在心肌梗死及缺血再灌注损伤中发挥保护作用,为心肌梗死的遗传筛查、早期干预及靶向治疗提供了新的理论依据和潜在靶点。
KLHL21基因靶向调控ERK1/2通路在缺血再灌注损伤中的作用及机制研究
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批准号:82570297
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项目类别:面上项目
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资助金额:49.00万元
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批准年份:2025
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负责人:谢翔
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依托单位:
MRGPRX2罕见突变体介导肥大细胞脱颗粒致家族性冠心病的机制研究
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批准号:--
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:33万元
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批准年份:2022
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负责人:谢翔
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依托单位:
KLHL21基因罕见变异靶向调控NF-κB信号通路促进心肌梗死的分子机制研究
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批准号:82170345
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项目类别:面上项目
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资助金额:55万元
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批准年份:2021
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负责人:谢翔
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依托单位:
CYP17A1基因新变异在早发冠心病家系中的致病机制研究
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批准号:81770235
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项目类别:面上项目
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资助金额:55.0万元
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批准年份:2017
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负责人:谢翔
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依托单位:
Sels 基因在新疆不同民族冠心病发病异质性中的作用及其分子机制
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批准号:81560070
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:38.0万元
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批准年份:2015
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负责人:谢翔
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依托单位:
维吾尔族早发冠心病家系致病相关基因的鉴定及其功能研究
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批准号:81470014
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2014
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负责人:谢翔
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依托单位:
SAA基因在新疆不同民族冠心病发病异质性中的作用及其分子机制
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批准号:81160017
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:50.0万元
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批准年份:2011
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负责人:谢翔
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依托单位:
国内基金
海外基金