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MKRN3基因突变失活GnIH/NPFFR1通路导致中枢性性早熟的发病机制研究

批准号:
82101937
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:
陈傍柱
依托单位:
学科分类:
遗传性疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈傍柱

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
中枢性性早熟(CPP)是因下丘脑-垂体-性腺轴(HPG轴)过早激活导致儿童性早熟的疾病,严重危害患儿身心健康。MKRN3基因突变是CPP最常见的遗传病因,其作用机制尚未明确。当前缺少合适的MKRN3基因修饰动物模型,使得临床前治疗研究受限。与小鼠模型相比,家兔发育进程更慢,更适合深入观察CPP发生发展过程和用于治疗研究。申请人前期制备了首例MKRN3基因修饰家兔,并发现MKRN3突变引起家兔促性腺激素抑制激素(GnIH)和其受体NPFFR1表达显著降低。我们推测MKRN3突变后失活或削弱了GnIH通路对HPG轴的重要抑制作用,从而导致CPP。本项目拟从转录调控、转录后调控和蛋白间相互作用等层面,在细胞和个体水平上,深入研究MKRN3对GnIH/NPFFR1通路的作用,并利用家兔模型开展GnIH激动剂治疗性研究。本项目有望进一步揭示MKRN3突变导致CPP的发病机制,为临床治疗提供候选策略。
英文摘要
Central precocious puberty (CPP) is a disease in which children develop precocious puberty due to the premature activation of hypothalamic-pituitary-gonadal axis (HPG axis), which seriously affects the physical and mental health of the children. MKRN3 gene mutation is the most common inherited pathogenic factor of CPP, and its mechanism of action has not been elucidated. Due to the lack of suitable MKRN3 gene-modified animal models, preclinical treatment test is restricted. Compared with the mouse model, the pubertal development process of rabbits is relatively slower, which is more suitable for in-depth observation of the pathogenetic process of CPP and for treatment study. The applicant generated the first case of MKRN3 gene-modified rabbit, and found that MKRN3 mutation caused a significant decrease in the expression of gonadotropin-inhibitory hormone (GnIH) and its receptor NPFFR1. We hypothesized that MKRN3 mutation resulted in CPP due to the weakening of the important inhibitory effect of GnIH on the HPG axis. This project intends to conduct intensive study on the mechanism of MKRN3 on the GnIH/NPFFR1 pathway at the cellular and individual levels from the aspects of transcriptional regulation, post-transcriptional regulation, and protein-protein interactions, and apply rabbit models for GnIH agonist therapeutic research. This project is expected to further reveal the pathogenesis of CPP caused by MKRN3 mutation and provide candidate strategies for clinical therapeutics.
中枢性性早熟(CPP)是因下丘脑-垂体-性腺轴(HPG轴)过早激活导致儿童性早熟的疾病,严重危害患儿身心健康。Makorin环指蛋白3基因(MKRN3)突变是CPP最常见的遗传病因,其作用机制尚未明确。人类疾病动物模型有助于疾病研究。MKRN3基因修饰小鼠仅比正常小鼠提前4-5天进入青春期,用于CPP治疗研究仍存在不足。当前缺少合适的MKRN3基因修饰动物模型可供开展治疗研究。本项目主要研究MKRN3对促性腺激素抑制激素(GnIH)通路的作用,以及MKRN3突变导致CPP的机制,并利用CPP兔模型开展GnIH激动剂治疗性研究。本研究成功培育了具有典型CPP表型的MKRN3基因修饰兔,其首次发情年龄为107.8±3.9天,显著早于野生型母兔的134.0±4.6天(p<0.01)。经研究发现,正常mkrn3蛋白可形成同源二聚体或异源二聚体,某些突变可导致mkrn3蛋白二聚体结合能力改变,如C3HC4、CCCH3结构域缺失反而会导致同源二聚体结合增加。此外,MKRN3突变可引起LHX8、SCGN、SHOX2等多种转录因子发生显著表达改变。本研究推断正常mkrn3蛋白通过同源二聚体和异源二聚体之间的切换,以调控不同转录因子表达,从而间接调控GnIH通路和促性腺激素释放激素(GnRH)通路,触发HPG轴启动,从而使机体进入青春期。而MKRN3基因突变可导致mkrn3蛋白同源或异源二聚体不能形成或结合比例失调,从而导致许多转录因子表达发生显著改变,间接使得GnIH/NPFFR1通路下调和GnRH通路上调,提前激活HPG轴导致CPP发生。本研究选择了以褪黑素激活GnIH通路作为治疗靶点,发现褪黑素对MKRN3基因修饰兔的CPP治疗有一定疗效,但未能完全抑制CPP进程,且个别存在一定副作用。该工作为今后人类MKRN3突变引起的CPP研究和治疗提供一定参考价值,及为CPP研究提供了良好模型。
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