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DNAJC12基因突变通过芳香族氨基酸羟化酶介导的智力障碍机制研究

批准号:
82070915
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
张知新
依托单位:
学科分类:
氨基酸、核酸代谢异常
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张知新

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
近年发现DNAJC12基因突变可导致智力障碍,血苯丙氨酸升高,脑脊液多巴胺和5-羟色胺降低,现有治疗手段无法完全控制症状。研究提示DNAJC12基因突变可导致苯丙氨酸羟化酶活性下降,DNAJC12与酪氨酸羟化酶、色氨酸羟化酶、Hsp70可分别免疫共沉淀,因此我们推测DNAJC12基因突变通过分子伴侣方式影响Hsp70ATP酶活性,导致芳香族氨基酸羟化酶(AAAHs)稳态异常,影响神经递质代谢,进而导致智力障碍。在前期研究基础上,本项目将利用CRISPR/Cas9技术构建DNAJC12基因敲除细胞和动物模型,应用qRT-PCR、Western blot、HPLC、圆二色谱法、免疫共沉淀等技术研究DNAJC12基因突变对Hsp70ATP酶活性、AAAHs折叠和降解及神经发育的影响,明确DNAJC12基因突变是否通过影响Hsp70ATP酶活性间接导致AAAHs功能下降,为该病的靶向治疗提供依据。
英文摘要
Intellectual disability (ID) is a severe and common birth defect. Recently it is found that DNAJC12 mutation can cause an intellectual disability syndrome,but the mechanism still remain unclear. Patients with DNAJC12 mutations presented elevated blood phenylalanine concentration and low dopamine and serotonin in the cerebrospinal fluid indicating that the intellectual disability is related to the abnormal metabolism of aromatic amino acids. Further study demonstrate that DNAJC12 genetic mutations lead to lower phenylalanine hydroxylase activity. DNAJC12 protein binds to tyrosine hydroxylase or tryptophan hydroxylase, respectively, as shown by co-immunoprecipitation experiment. Hsp70 also interacts with DNAJC12 as detected in protein complex. The objective of this study is to investigate whether DNAJC12 mutations affect Hsp70 ATPase activity, the latter may lead to the unfolding and degradation of aromatic amino acid hydroxylases. Human cell lines and mouse models with DNAJC12 knockout and mutations will be established. The effect of DNAJC12 mutation on Hsp70 ATPase activity and steady state of aromatic amino acid hydroxylase will be investigated by using qRT-PCR, Western blot, Circular dichroism in these in vivo and in vitro models, Intellectual disability will be evaluated in mouse models as well as whether it is caused by abnormal aromatic amino acid metabolism. Our study would clarify the mechanism of how DNAJC12 gene mutations lead to mental intellectual disability and reveal possible intervention targets.
近年来,我国生育率持续下降,人口老龄化问题日益突出,国家相继推出“三孩”政策及优化生育政策以提升生育率和人口素质。在此背景下,新生儿筛查及预防出生缺陷尤为重要。高苯丙氨酸血症(HPA)是新生儿筛查的主要病种之一,其中DNAJC12基因突变导致的HPA极为罕见,全球仅报道42例,中国仅2例。由于病例稀少,其临床表型、发病机制及治疗方法尚不明确。本研究旨在通过动物和细胞实验,深入探讨DNAJC12基因突变对HPA的影响及其机制,并探索更有效的治疗方法。研究内容主要包括:(1)利用CRISPR/Cas9技术构建DNAJC12基因敲除小鼠模型,通过Morris水迷宫、旷场实验、三箱社交实验等行为学检测,结合颅脑核磁共振成像、RT-PCR、Western blot、高效液相色谱法(HPLC)、HE染色及免疫组织化学等方法,全面评估小鼠的学习记忆能力、社交行为、脑部影像学表现、芳香族氨基酸代谢及HSP70s表达;(2)构建DNAJC12基因敲除的HepG2细胞系模型,研究PAH在mRNA和蛋白水平的表达变化,并通过免疫荧光共定位实验观察HSP70与PAH蛋白的共定位关系。研究结果显示,DNAJC12基因敲除小鼠表现出学习记忆能力受损、社交记忆障碍,脑部单胺类神经递质水平降低,血芳香族氨基酸水平异常;肝脏PAH蛋白表达显著下降,而TH和TPH表达无明显变化。细胞实验表明,DNAJC12基因突变对PAH的调节主要在蛋白翻译后环节,且HSP70与PAH在肝脏中呈现强共定位关系。本研究首次构建了DNAJC12基因敲除小鼠模型,揭示了DNAJC12基因突变通过PAH途径影响HPA的机制,并初步探索DNAJC12基因突变导致中枢神经递质代谢异常的机制,为罕见遗传病的诊断和治疗提供了新的理论依据和实验基础。
COVID-19疫情对我国儿童生长发育影响的异质性研究
  • 批准号:
    42371429
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52.00万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    张知新
  • 依托单位:
基于GIS技术的中国儿童矮小症的空间分布特征及环境归因分析
  • 批准号:
    41571376
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    张知新
  • 依托单位:
幼鼠非酒精性脂肪肝病对胰岛素样生长因子-1表达的影响机制研究
  • 批准号:
    81270496
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    张知新
  • 依托单位:
IGF-1对非酒精性脂肪肝幼鼠生长障碍调控的机理研究
  • 批准号:
    81070321
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    33.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    张知新
  • 依托单位:
国内基金
海外基金