基于ChIP-Seq技术探讨组蛋白修饰在补肾法防治骨质疏松症中的表观遗传机制

批准号:
81774339
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
王海彬
依托单位:
学科分类:
H3110.中医骨伤科学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨俊兴、徐亮亮、周驰、陈建发、陈鹏、唐宏宇、霍少川、陈德龙、郭海
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中文摘要
表观基因组学作为在全基因组水平上对表观遗传修饰转变的研究,为人类疾病精准治疗提供了新策略。最新研究证实组蛋白修饰酶可以通过改变组蛋白表观遗传修饰,在骨形成关键基因的表达和功能发挥中起重要作用。我们前期研究发现,组蛋白去甲基化酶JMJD2家族与骨密度及雌激素受体α/β显著正相关,但组蛋白表观遗传修饰在骨质疏松的发生、发展过程中的分布、改变以及补肾法的调控仍需深入探讨。故本项目拟:①采用染色质免疫沉淀-测序(ChIP-seq)等技术手段,借助骨髓间充质干细胞成骨分化模型,骨质疏松动物模型、病人临床样本,研究组蛋白表观遗传修饰与OB、BMSCs骨形成基因、骨转化的关联,及补肾中药和基因组水平组蛋白表观遗传修饰的关系;②采用CRISPR、RNA-seq等技术手段,探明关键组蛋白修饰酶在成骨-破骨耦联中作用机理,进一步阐述与骨质疏松的相关性,为中医药精准防治骨质疏松提供新思路和理论依据。
英文摘要
Epigenomics is the study of the complete set of epigenetic modifications on the genetic material of a cell which provides the strategy for precise medicine. Emerging evidence suggests histone modification enzymes play a hugely part in both gene expression and function in bone formation resulted from the change of histone modification. Our previous study indicated that JMJD2 family of histone demethylase is positive related with bone density and estrogen receptor α/β. However, the role of histone epigenetic modification in the development of osteoporosis and its mechanism in “Nourishing Kidney” Chinese formula regulating osteoporosis are still unclear. In this study: ① ChIP-sequencing, RNA-sequencing etc. were used in the models including osteoblasts differentiation of bone mesenchymal stem cells (BMSCs), OVX animals and patients with osteoporosis to find the relationship among the histone epigenetic modification, key genes in bone formation and Chinese herbs; ② CRISP, RNA-sequencing etc were used to explore the mechanism of key histone modification enzymes in the couple of osteoblasts and osteoclasts during the progress of osteoporosis which provide the new way and theoretical evidence for the precise Chinese Medicine in treatment and prophylaxis of osteoporosis.
骨质疏松症已成为全球性健康问题,组蛋白修饰在内的表观遗传修饰在不涉及DNA序列改变的前提下,通过某些机制引起可遗传基因表达和功能的变化,已成为肿瘤及代谢类疾病的热点。中医药“补肾法”在慢性骨代谢类疾病如骨质疏松症中疗效确切,然而在骨质疏松症中,其与表观遗传学相关性以及其中基因调控关系、分子作用机理等尚不清楚。表观遗传学对中医学“天人合一”等哲学思想也尚未有较好的现代化解读与阐释。基于以上背景事实,并结合骨质疏松症临床治疗与研究的需要,我们申请并开展了此项研究。我们主要从人体、细胞、动物三个维度,对组蛋白修饰为主的表观遗传修饰现象在补肾法防治骨质疏松症中的具体机制进行了探索,为中医药补肾法治疗骨质疏松提供现代分子生物学依据与实验研究基础。主要实验内容,结果数据以及推论如下:.1.在人体临床标本方面应用了DNA甲基化测序技术,检测并发现临床骨质疏松性骨折病人SOST基因CPG岛的差异变化,并与成骨-破骨偶联OPG/RANKL比例相关。.2.建立了体外成骨-破骨细胞分化模型,探讨了补肾中药仙灵骨葆胶囊及部分中药单体对其影响及表观遗传机制。确定了仙灵骨葆胶囊靶向miR-100-5p/KDM6B/RUNX2轴促进MC3T3-E1成骨分化的分子机制。也首次筛查出了部分具有抑制破骨分化及促进成骨分化的中药单体。.3.在细胞层面应用RNA-sequencing技术与Chip技术,研究OB、BMSCs成骨分化中基因表达谱的变化,发现了组蛋白修饰酶KDM4A、KDM7A在骨髓间充质干细胞成骨分化中差异性表达,通过荧光素酶报告基因实验以及IHC、IF、Western blot、RT-qPCR明确了上调组蛋白修饰酶KDM4A、KDM7A等可促进骨髓间充质干细胞成骨分化。.4.在动物模型层面成功建立了体内骨质疏松症模型,明确了补肾中药仙灵骨葆胶囊防治骨质疏松大鼠表观遗传机制,发现其主要调控表观遗传调控因子H3K36me3、H3K9me3及JMJD2A 表达水平发挥抗骨质丢失作用。.5.在完成组蛋白修饰研究内容的情况下,基于研究持续深入的原则,进一步对表观调控因子RNA去甲基酶FTO进行了前期探索并发现了FTO介导的m6A修饰主要通过靶向PPARG分子从而促进骨髓间充质干细胞成骨分化,有望为骨质疏松的诊疗提供更精准的分子靶向研究基础。
期刊论文列表
专著列表
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专利列表
DOI:--
发表时间:2019
期刊:中国骨质疏松杂志
影响因子:--
作者:张罡瑜;朱璐璐;林瑞婷;李泽云;李敏瑶;王海彬;陈鹏
通讯作者:陈鹏
The m6A demethylase FTO promotes the osteogenesis of mesenchymal stem cells by downregulating PPARG
m(6)A去甲基化酶FTO通过下调PPARG促进间充质干细胞的成骨
DOI:10.1038/s41401-021-00756-8
发表时间:2021-08-30
期刊:ACTA PHARMACOLOGICA SINICA
影响因子:8.2
作者:Chen,Liu-shan;Zhang,Meng;Shen,Juan
通讯作者:Shen,Juan
Mechanosensitive Piezo1 in endothelial cells promotes angiogenesis to support bone fracture repair
内皮细胞中的机械敏感性 Piezo1 促进血管生成以支持骨折修复
DOI:10.1016/j.ceca.2021.102431
发表时间:2021-06-18
期刊:CELL CALCIUM
影响因子:4
作者:Chen, Peng;Zhang, Gangyu;Li, Jing
通讯作者:Li, Jing
Lysine-Specific Demethylase 4A Regulates Osteogenic Differentiation via Regulating the Binding Ability of H3K9me3 with the Promoters of Runx2, Osterix and Osteocalcin
赖氨酸特异性去甲基酶 4A 通过调节 H3K9me3 与 Runx2、Osterix 和骨钙素启动子的结合能力来调节成骨分化
DOI:10.1166/jbn.2020.2929
发表时间:2020-06-01
期刊:JOURNAL OF BIOMEDICAL NANOTECHNOLOGY
影响因子:2.9
作者:Qin, Guozhong;Li, Yikai;Huo, Shaochuan
通讯作者:Huo, Shaochuan
Notopterol Attenuates Estrogen Deficiency-Induced Osteoporosis via Repressing RANKL Signaling and Reactive Oxygen Species.
Notopterol 通过抑制 RANKL 信号传导和活性氧来减轻雌激素缺乏引起的骨质疏松症
DOI:10.3389/fphar.2021.664836
发表时间:2021
期刊:Frontiers in pharmacology
影响因子:5.6
作者:Chen D;Wang Q;Li Y;Sun P;Kuek V;Yuan J;Yang J;Wen L;Wang H;Xu J;Chen P
通讯作者:Chen P
基于中医“髓变先于骨变”理论研究补肾法调控BMSCs亚群中GDF11-FTO轴影响骨脂平衡的抗骨质疏松机制
- 批准号:--
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:15.0万元
- 批准年份:2024
- 负责人:王海彬
- 依托单位:
从肾主骨生髓探讨骨质疏松症中m6A去甲基化转移酶FTO介导成骨的分子机制研究
- 批准号:82074462
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:55万元
- 批准年份:2020
- 负责人:王海彬
- 依托单位:
组蛋白去甲基化酶JMJD2蛋白家族在补肾法防治骨质疏松症中作用机制
- 批准号:81373655
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:75.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:王海彬
- 依托单位:
补肾法对骨形成和骨吸收雌激素相关受体alpha作用机制探讨
- 批准号:30973761
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:31.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:王海彬
- 依托单位:
中药调控骨重建偶联中IL-6、IGF-I表达的血清药理学研究
- 批准号:30100244
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:16.0万元
- 批准年份:2001
- 负责人:王海彬
- 依托单位:
国内基金
海外基金
