DNAH10基因变异在青少年特发性脊柱侧凸发生中的作用及机制研究
批准号:
82072390
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
张宏其
依托单位:
学科分类:
运动系统结构、功能和发育异常
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张宏其
中文摘要
青少年特发性脊柱侧凸(AIS)是脊柱三维畸形常见疾病,病因尚不明确,目前认为遗传因素占主导作用。课题组前期通过大样本全外显子测序发现一系列AIS新的候选风险基因。其中纤毛结构蛋白编码基因DNAH10在斑马鱼中敲除导致脊柱侧凸,并伴随有瑞氏纤维形成障碍。瑞氏纤维为脑室/脊髓中央管中受纤毛影响的纤维样结构,在脊柱线性生长中起重要作用。因此,我们推测DNAH10变异可能通过干扰DNAH10与微管蛋白的结合来影响脑室/脊髓中央管上皮细胞表面纤毛结构及功能,阻碍瑞氏纤维形成,导致脊柱侧凸发生。在此基础上,本项目拟扩大人群样本检测AIS患者中DNAH10变异聚集情况;应用细胞模型明确dnah10变异对其蛋白功能以及纤毛结构和功能的影响;应用斑马鱼模型验证dnah10变异的致病性及相应分子机制。最终从细胞和分子两个层面揭示DNAH10变异引起AIS发病的详细机制,为全面阐述AIS发病提供新的理论基础。
英文摘要
Adolescent idiopathic scoliosis (AIS) is a common disease of three-dimensional spinal deformity, the underlying mechanism is not fully understood. However, genetic factors are currently considered to play an important role in the pathogenesis. Our research team determined a series of new AIS candidate risk genes through large samples of whole-exome sequencing. Among the candidate genes, we found that the cilia structural protein-encoding gene, DNAH10, can lead zebrafish into scoliosis by knock out, accompanied by Reissner’s fiber formation failure. Reissner's fiber is a fibrous structure affected by cilia in the central spinal canal and plays an important role in the linear growth of the spine. Therefore, we speculate that DNAH10 mutation may affect the structure and function of cilia on the surface of epithelial cells of the ventricle / central spinal canal by interfering with the binding of DNAH10 and tubulin, hindering the formation of Reissner's fibers and causing scoliosis. Based on this theory, we plan to perform MIP sequencing in an expanded AIS sample cohort to detect and verify the DNAH10 variant. We use cell models to clarify the impact of dnah10 mutation on its protein function and cilia structure and function. We use the zebrafish model to verify the pathogenicity of dnah10 mutation and the underlying molecular mechanism. Eventually, our research could reveal the detailed mechanism of DNAH10 mutation in AIS, which provides a new theoretical basis for the comprehensive description of the pathogenesis of AIS.
青少年特发性脊柱侧弯(AIS)是全球最常见的儿童骨骼肌肉系统疾病,特征是在其他方面健康的儿童中出现异常的脊柱弯曲。人类遗传学研究已经确定了一些与AIS相关的候选基因,然而,只有少数这些基因在动物模型中被证明能再现成年存活的脊柱侧弯。最近的全外显子组测序工作发现轴突动力蛋白家族成员与散发性和家族性AIS有关联。我们重新分析了195名AIS患者的外显子组测序数据,并将其与健康对照组进行了比较。最富集的基因集合是轴突动力蛋白重型链(DNAH)基因。此外,在28个IS家庭验证队列中,DNAH变异与脊柱侧弯表型共分离。使用斑马鱼中的F0 CRISPR筛选方法,我们证明了破坏轴突动力蛋白重型链10(dnah10)基因会导致隐性的、成年存活的脊柱侧弯。进一步的体内成像分析显示,在稳定遗传的dnah10突变斑马鱼品系中,后脑和椎管内的单纤毛细胞的跳动频率降低,Reissner纤维解体,这与身体弯曲的发生同时发生。总体而言,这些结果进一步表明了斑马鱼中室管膜纤毛对脊柱排列的重要调控作用,并暗示轴突动力蛋白基因中的突变可能是人类AIS易感性的驱动因素。简言之,上述研究表明,通过全外显子组测序发现了与AIS相关的轴突动力蛋白基因。特别是,dnah10基因的突变在斑马鱼模型中导致了脊柱侧弯,且与纤毛功能障碍相关。这项研究不仅揭示了可能参与AIS发病机制的关键基因,还强调了室管膜纤毛在维持正常脊柱发育中的重要性。对于理解AIS的遗传基础以及开发潜在的治疗策略具有重要意义。未来的研究可能会集中在探索更多的人类病例以确认这些发现,并调查其他可能影响AIS发展的基因或环境因素。
纤毛基因KIF26B通过TFGβ通路调控成骨细胞导致AIS的机制研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:52万元
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批准年份:2022
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负责人:张宏其
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依托单位:
Ghrelin在青少年特发性脊柱侧凸骨骼异常发育中的作用及分子机制研究
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批准号:81772298
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项目类别:面上项目
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资助金额:53.0万元
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批准年份:2017
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负责人:张宏其
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依托单位:
SOX9介导TGF-β/Smads/wnt和β-catenin信号通路调控青少年椎体骺板软骨的分化
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批准号:81472145
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项目类别:面上项目
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资助金额:72.0万元
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批准年份:2014
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负责人:张宏其
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依托单位:
雌激素受体ERβ在青春期脊柱椎体线性生长中的作用及机制研究
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批准号:81271940
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项目类别:面上项目
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资助金额:70.0万元
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批准年份:2012
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负责人:张宏其
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依托单位:
国内基金
海外基金