Kctd10调控斑马鱼心脏环化信号转导网络的研究

批准号:
31501166
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
祖尧
依托单位:
学科分类:
C1204.组织器官发育及体外构建
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
贾亮、张绪帅、朱哲、曹小龙、张哲
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中文摘要
脊椎动物心脏的发育,受到多种因子的精密调控,相关调控因子的异常会引起先天性心脏病。我们分离到一株心脏发育畸形的斑马鱼突变体,突变基因为kctd10。Kctd家族有20多个成员,序列保守,但它们在发育中的功能目前研究得很少。我们的研究发现,Kctd10蛋白能够与Tbx5直接结合,调控Tbx5的活性,进而影响心脏的环化过程。由此推测,Kctd10的突变可能影响了以Tbx5为核心的几种重要转录因子复合体的活性,改变了直接调控房室间隔形成和心脏环化的关键基因的表达,造成心脏畸形。本项目将深入研究Kctd10调控Tbx5活性的分子机理,阐明Kctd10对调控心脏环化的关键转录因子复合物活性的调节,揭示Kctd10参与的相关信号转导网络以及Kctd10蛋白调控心脏发育的机制。本项目的研究将深化人们对心脏发育的机制以及先天性心脏病致病机理的认识。
英文摘要
Many essential factors controlling heart development have been identified in vertebrates. The T-box transcription factor Tbx5 (Tbx5a in zebrafish) plays a crucial role in the formation of the cardiac chambers in a dose-dependent manner. Its deregulation leads to a congenital heart disease (CHD), Holt-Oram syndrome (HOS). However, little is known regarding its dosage balance. We isolated a zebrafish mutant with heart malformations. Based on positional cloning, the affected gene was identified as kctd10, a member of the potassium channel tetramerization domain (KCTD)-containing family. We showed that Kctd10 directly bound to Tbx5 and subsequently moderated the activity of this transcription factor. We hypothesize that Kctd10 directly regulates the activity of the master cardiac transcription factor complexes, which are composed of Tbx5 and other key factors, such as Nkx2.5, Gata4 and Mef2, etc. The target genes of these master transcription complexes play key roles in the differentiation of cardiomyocyte and heart looping. Thus, the deficiency of Kctd10 affects the expression of these target genes and results in heart malformations. To test this hypothesis, we will focus on the regulation of the master cardiac transcription factor complexes by Kctd10. Through this study, we anticipate to determine whether Kctd10 affects the activity of these transcription complexes and alters the expression of their target genes. We will further elucidate the role of Kctd10 in the signal pathways controlling the formation of the heart. Therefore, our study will likely identify a new molecule essential for the cardiac development.
先天性心脏病是最常见的出生缺陷之一,其中转录因子TBX5的突变是先心病心手综合征(HOS)的重要致病原因。本项目利用研究早期心脏发育的理想模式生物斑马鱼,阐明Kctd10与Tbx5在心脏发育中的相互作用关系对心手综合征的干预和先心病致病机理的认识具有重要意义。本项目首先通过全面比较不同NLS位置的Cas9蛋白和Cas9 mRNA的基因编辑效率,改进与优化了CRISPR/Cas9系统,为本项目双基因突变体的建立奠定了技术保证。利用上述优化的CRISPR系统,本项目成功构建了kctd10和tbx5a双基因突变体。通过心脏荧光蛋白标记的转基因鱼系进行表型解析,结果显示kctd10和tbx5a双基因突变体可以部分缓解单基因突变所导致的心脏畸形。本研究进一步通过分段克隆Kctd10和Tbx5a不同的功能结构域开展Co-IP实验,结果表明Kctd10通过△BTB结构域与Tbx5a的转录激活结构域TAD2直接结合。此外,利用本项目改良的CRISPR基因编辑系统,我们在最早的脊椎动物七鳃鳗上成功进行了kctd10的双等位基因敲除。通过表型观察发现七鳃鳗kctd10突变体出现与斑马鱼kctd10突变体类似的心脏异常表型,证明kctd10基因在进化上功能具有保守性。综上所述,本项目成功揭示了Kctd10与Tbx5a相互作用的具体结合机制,并通过抑制kctd10部分缓解了tbx5a(HOS)的心脏异常表型,为心手综合征的干预提供了可能的新药物靶点。本研究同样深化了对心脏发育机制以及先心病致病机理的认识。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:--
期刊:生物学杂志
影响因子:--
作者:孟祥丽;白金尊;张绪帅;李伟明;祖尧
通讯作者:祖尧
Comparison of Various Nuclear Localization Signal-Fused Cas9 Proteins and Cas9 mRNA for Genome Editing in Zebrafish.
斑马鱼基因组编辑中各种核定位信号融合 Cas9 蛋白和 Cas9 mRNA 的比较
DOI:10.1534/g3.117.300359
发表时间:2018-03-02
期刊:G3 (Bethesda, Md.)
影响因子:--
作者:Hu P;Zhao X;Zhang Q;Li W;Zu Y
通讯作者:Zu Y
Biallelic editing of a lamprey genome using the CRISPR/Cas9 system.
使用 CRISPR/Cas9 系统对七鳃鳗基因组进行双等位基因编辑
DOI:10.1038/srep23496
发表时间:2016-03-23
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Zu Y;Zhang X;Ren J;Dong X;Zhu Z;Jia L;Zhang Q;Li W
通讯作者:Li W
DOI:--
发表时间:2019
期刊:上海海洋大学学报
影响因子:--
作者:朱哲;胡沛男;李伟明;祖尧
通讯作者:祖尧
利用基因编辑研究Hox基因簇在器官形态进化与发育中的作用机制
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:55万元
- 批准年份:2021
- 负责人:祖尧
- 依托单位:
国内基金
海外基金
