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GLIS1调控SHH信号通路在轴前多指发生中的机制研究

批准号:
82102527
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
曾磊
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:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
曾磊

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
轴前多指(PPD)是最常见的先天性四肢畸形疾病,亚洲人群的发生率为0.8-1.4‰,临床表现为拇指完全或部分重复。目前绝大多数PPD患者的遗传致病因素仍不清楚。我们的前期研究发现:GLIS1调控SHH信号,与PPD的发生密切相关;GLIS1低表达时,SHH表达升高,SHH下游靶基因PTCH1和GLI1表达上升,而SHH的转录抑制因子TWIST1表达下降;SHH与PPD的发生关系密切。因此,我们提出假说:GLIS1突变会导致PPD的发生。其具体机制可能是:在胚胎发育中,GLIS1调控肢芽轴前的SHH表达;GLIS1突变使GLIS1表达降低,SHH表达上升,细胞的增殖和迁移能力增加,导致PPD的发生。本项目拟建立PPD遗传标本库,构建GLIS1敲除小鼠模型和GLIS1低表达/点突变细胞模型,从群体-动物模型-细胞-分子层面探讨GLIS1突变导致PPD发生的分子机制。
英文摘要
Preaxial polydactyly (PPD) is a most common congenital limb malformation with an incidence of 0.8-1.4‰ in Asian, characterized by partial or entire repetition of thumbs. At present, the genetic pathogenic factors of the vast majority of PPD patients remain unknown. Our preliminary study shows: GLIS1 regulates SHH signal pathway, closely associated with PPD. Lower expression of GLIS1 can increase SHH, which up-regulate PTCH1 and GLI1, with down-expression of TWIST1. Hence, we hypothesized that GLIS1 mutation would lead to PPD. The possible mechanism is that during embryonic development, GLIS1 regulates SHH expression in anterior region of the limb bud, and GLIS1 mutation reduces GLIS1 expression and increases SHH expression, increasing cell proliferation and migration, leading to PPD. Here, we plan to build the genomic library of PPD patients, and construct the GLIS1 knock-out mice and GLIS1 lower expressing/point mutation cell lines, to investigate our hypothesis on population, model animal, cell and molecule levels.
轴前多指(preaxial polydactyly,PPD)也称为复拇指畸形,特点是拇指在发育过程中出现完全或部分重复的现象。亚洲人群中PPD的发生率为0.8-1.4‰,是最常见的先天性肢体畸形;我国围产儿多指/趾发病率居出生缺陷第2位,其中以PPD最为常见。拇指承担着40-50%的手功能,PPD不仅会影响患者手的功能和美观,还给患者家庭和社会带来沉重的精神和经济负担。目前仅明确GLI3基因和ZRS调控序列这两个遗传因素能导致PPD的发生,绝大多数PPD患者的遗传致病因素仍然不明,有待进一步研究。细胞增殖和迁移异常是PPD发生的重要病理基础;SHH信号通路调控间充质细胞的增殖和迁移,在各类脊椎动物四肢发育过程中均非常重要;肢芽中SHH的浓度梯度分布对于五指/趾的发生模式起决定性作用;SHH表达上升会使细胞的增殖和迁移能力增强;PPD发生通常伴随着SHH高表达,可见SHH调控细胞增殖和迁移在PPD的发生中至关重要,但分子机制尚未完全阐明。在本研究中,我们首次在多个独立的PPD家系中发现了GLIS1变异和PPD的相关性,并发现了GLIS1变异(c.1061G>A, p.R354H)影响了GLIS1的核定位信号,影响了GLIS1蛋白的入核,从而导致了SFRP2、TBX4等手指发育相关基因的表达异常;而进一步抑制GLIS1的表达则会抑制TWIST1的表达,并激活了SHH信号通路;GLIS1杂合/HOXD12纯合小鼠出现PPD表型。此外,我们收集了大量手指畸形临床和遗传样本,鉴定了一系列手指发育畸形基因新变异,初步窥探湖南地区先天性手指畸形的临床和遗传概况。本项目有助于我们了解PPD的发病机制,也帮助我们更好理解湖南地区的先天性手指畸形的特点。
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