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中心体家族成员CEP295基因突变通过ATM/ATR信号通路导致原发性小头畸形的致病机制研究

批准号:
82071660
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
王剑
依托单位:
学科分类:
胎儿相关性疾病与胎源性疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王剑

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
原发性小头畸形(PM)是一种宫内发育性神经源性疾病,染色体畸变、基因突变等是主要致病因素,但其致病基因和机制目前仍未完全明确。课题组前期利用家系全外显子组测序技术并联合国际病例共享平台,鉴定到了新的致病基因中心体蛋白295(CEP295)。中心体蛋白家族对细胞有丝分裂、细胞周期调控以及维持基因组稳定性至关重要,已发现部分家族成员突变可导致脑发育异常。初步实验证实Cep295在小鼠胚胎脑组织中高表达,并参与ATM/ATR信号通路介导的细胞周期调控,提示其突变可能影响脑的发育。本项目拟建立CEP295敲除细胞系,研究其在细胞有丝分裂和细胞周期调控中的作用;通过构建Cep295敲除小鼠模型,探讨其对颅脑结构和功能发育的影响;在细胞和动物水平分析CEP295突变通过ATM/ATR信号通路调控细胞周期与增殖的机制。从而阐明CEP295基因突变导致PM的分子机理,为脑发育疾病的产前诊断与治疗奠定基础。
英文摘要
Primary microcephaly (PM) is an intrauterine, developmental and neurogenic disorder. Chromosome aberration and gene variants are the main pathogenic factors. However, the pathogenic genes and pathogenesis of PM are still unclear. Previously, a novel PM pathogenic gene (centrosome protein 295, CEP295 gene) was identified via trio-whole exome sequencing and matching to an international case sharing platform. CEP family plays a vital role in cell mitosis, cell cycle regulation and genomic stability. Mutations in certain CEP family members have been found to cause abnormal brain development. Preliminary studies confirmed that Cep295 gene is highly expressed in embryonic brain tissue of mice and involved in cell cycle regulation, indicating that its variants could lead to abnormal brain development. This project intends to construct CEP295 knockout cell lines and study its roles in cell mitosis and cell cycle regulation; to create Cep295 knockout mice model and explore its effects on brain structure and function development; to analyze the mechanism of regulating cell cycle and proliferation through ATM/ATR pathway under the cellular and animal levels by using classical molecular biology methods. The research will clarify the molecular mechanism of PM caused by CEP295 gene variants and lay a foundation for prenatal diagnosis and treatment of brain development diseases.
中心体蛋白(centrosome protein, CEP)是中心体的活性成分,该家族成员致病性变异与原发性小头畸形、Seckel综合征和经典纤毛病有关。然而,大多数CEP基因与人类孟德尔遗传疾病的关联仍然不清。本项目中,研究人员在4例临床表现为严重小头畸形、发育迟缓、矮小、智力低下、特殊面容、并指以及简化脑回模式等先天异常的患儿中鉴定到中心体蛋白295(CEP295)基因复合杂合变异。机制研究发现,CEP295变异导致患者皮肤成纤维细胞出现中心体和中心粒发育缺陷,这一缺陷可引起由p53触发的细胞周期G1期阻滞。进一步的研究还证实CEP295对初级纤毛发育至关重要,CEP295缺乏可导致细胞中初级纤毛数量显著减少并伴随长度缩短,同时Hedgehog信号通路激活受损。为进一步夯实CEP295作为新致病基因的证据,研究人员采用体外合成mRNA后电转的策略在患者皮肤成纤维细胞中实现CEP295这一大分子蛋白的外源表达。研究发现野生型CEP295,而非P562L突变蛋白,可有效恢复患者细胞中心粒/中心体和初级纤毛的发育缺陷。此外,动物模型研究表明小鼠中全身性敲除Cep295导致胚胎致死,斑马鱼中敲低cep295可引起小头畸形、矮小、神经细胞凋亡和纤毛结构异常等特征。总之,本项目基于临床遗传学以及一系列体外实验证实CEP295双等位基因变异可引起细胞中心粒/中心体以及纤毛发育异常,从而导致综合征型原发性小头畸形的发生。CEP295突变所致疾病被在线人类孟德尔遗传数据库收录,并被命名为Seckel综合征11型(OMIM#620767)。这项工作建立了CEP295基因变异与人类孟德尔单基因遗传病的关联,进一步加深了我们对CEP家族成员突变对小头畸形表型贡献的理解,将有助于提高这类患者的分子诊断效率,并为受累家庭的遗传咨询和胎儿产前诊断提供新的依据。
KMT2A基因突变通过DNMT3靶向调控GBP2导致神经发育障碍的机制研究
  • 批准号:
    82371867
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    49.00万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    王剑
  • 依托单位:
KRT26基因突变导致一种新型脊柱发育不全的致病机制研究
  • 批准号:
    81772303
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    王剑
  • 依托单位:
GDF6基因突变导致多发性骨性连接综合征的致病机制研究
  • 批准号:
    81472051
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    72.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    王剑
  • 依托单位:
基于核心家系的全外显子测序鉴定遗传性多发性骨软骨瘤新致病基因
  • 批准号:
    81201353
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    王剑
  • 依托单位:
国内基金
海外基金