眼咽远端型肌病新致病基因GIPC1三核苷酸重复扩增产生毒性多肽及其介导的分子病理机制研究
批准号:
82071409
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
王朝霞
依托单位:
学科分类:
神经-肌肉接头和肌肉疾病、自主神经疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王朝霞
中文摘要
眼咽远端型肌病(OPDM)是一种罕见的遗传性肌病,其主要病理改变为肌纤维内镶边空泡和管丝状包涵体。课题组前期研究发现GIPC1基因5’非编码区GGC重复扩增是OPDM新的致病基因,但是该基因变异导致OPDM的机制尚不清楚。课题组前期研究提示该基因变异通过RAN翻译机制产生毒性多肽可能是其主要致病机制,即GIPC1三核苷酸重复扩增产生GIPCpolyX毒性多肽,作用于靶蛋白或分子通路而造成肌细胞内异常蛋白聚集、包涵体形成和细胞变性。为验证此假说,本课题将运用病理学、分子生物学、转录组学和蛋白组学等方法,利用临床标本库、GIPC1 5'非编码区GGC重复扩增转基因细胞系和动物模型,探索GIPC1基因GGC重复扩增产生毒性多肽的分子机制,以及毒性多肽与靶蛋白的相互作用而介导的细胞损伤的发生机理。研究将为OPDM可能的治疗靶点提供理论依据,也为其它高GC三核苷酸重复扩增疾病的致病机制提供研究思路。
英文摘要
Oculopharyngodistal myopathy (OPDM) is a rare hereditary neuromuscular disease, with the presence of filamentous inclusions and rimmed vacuoles on muscle biopsy. Our previous studies have identified GGC repeat expansion in the 5'untranslated region of the GIPC1 gene as a novel genetic cause of OPDM. Based on our previous data and literature review, we proposed that trinucleotide repeat expansion of GIPC1 gene may be translated into toxic polypeptides, GIPCpolyX, through the repeat-associated non-AUG translation, which play an essential role in the pathogenesis of OPDM. Thus, the pathogenesis hypothesis of the disease is put forward: GIPC1 trinucleotide repeated expansions could induce the production of polyX toxic peptides, which lead to the cellular inclusion body formation and cell degeneration by targeting a specific target protein or molecular pathway. In order to verify this hypothesis, we will construct transgenic cells and animal models of GIPC1 GGC repeated expansion, make use of the combination of clinical biological samples, cell lines and animal experiments, and employ comprehensive laboratory techniques including pathology, molecular biology, transcriptome and proteomics in this study. We aim to explore the molecular mechanism of GIPC1 GGC repeat expansions producing toxic polypeptides, the interaction between toxic polypeptides and targeted proteins, and the pathway of pathogenicity of cytotoxicity. The study will reveal the pathogenic mechanism of OPDM and provide a possible therapeutic target for the disease. The study also could provide research strategies for other diseases associated with trinucleotide repeat expansions with high GC content, as well as protein aggregation related myopathy.
眼咽远端型肌病(OPDM)是一种罕见的遗传性肌病,课题组前期研究发现GIPC1基因5’非编码区GGC重复扩增是OPDM新的致病基因,但是该基因变异的致病机制尚不清楚。本项目中继续扩大OPDM的研究队列,扩大病理标本库和临床随访数据库,发挥队列优势,利用自主研发STR-Scoring分析算法结合长读长三代测序,先后发现并鉴定NOTCH2NLC基因、RILPL1基因及LOC642361/NUTM2B-AS1基因CGG重复扩增突变是OPDM的新致病基因,自主开发的对应基因的RP-PCR检测方法,显著的提高了国内外OPDM的诊断效能,解决了国内75%以上OPDM患者的精准基因诊断问题。项目研究期间,通过国际合作,成功构建GIPC1基因5’非翻译区CGG重复扩增100次的质粒,在体外细胞模型过表达,确定该基因非编码区CGG重复扩增通过非经但翻译途径产生聚甘氨酸毒性多肽(polyglycine,polyG),在细胞模型内形成polyG聚集体,引起细胞毒性,初步揭示polyG聚集体介导泛素蛋白酶体功能障碍。此外,利用活检剩余组织培养成纤维细胞、构建iPSC模型,为后续干预探索提供人源细胞疾病模型基础。成功构建转基因果蝇模型,揭示了GIPC1基因CGG重复扩增产生的uGIPC1polyG毒性蛋白引起果蝇模型进行性神经肌肉变性、运动功能障碍及生存期缩短,模拟了OPDM的主要特点,为后期的干预探索提供重要线索。综上,本项目研究发现了3个OPDM新致病基因,解决了该病精准诊断问题,并基于GIPC1基因研究阐明非编码区CGG重复扩增突变产生polyG毒性蛋白,形成聚集体介导泛素蛋白酶体功能障碍,引起细胞和动物模型的神经肌肉变性机制,为该病的临床干预靶点开发提供重要依据。
polyG疾病的分子机制及靶向降解嵌合体干预研究
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批准号:--
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项目类别:重点项目
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资助金额:0万元
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批准年份:2024
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负责人:王朝霞
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依托单位:
核苷酸短串联重复异常相关神经系统遗传病的新致病基因鉴定及发病机制研究
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批准号:U20A20356
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:260.0万元
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批准年份:2020
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负责人:王朝霞
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依托单位:
眼咽远端型肌病新致病基因GIPC1三核苷酸重复扩增产生毒性多肽及其介导的分子病理机制研究
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:58万元
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批准年份:2020
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负责人:王朝霞
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依托单位:
眼咽远端型肌病致病基因NAGK的鉴定与功能分析
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批准号:81571219
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项目类别:面上项目
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资助金额:57.0万元
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批准年份:2015
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负责人:王朝霞
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依托单位:
线粒体动力学改变在MELAS发病机制中的作用研究
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批准号:81341040
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2013
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负责人:王朝霞
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依托单位:
MELAS患者中线粒体DNA突变导致的小血管病的发病机制研究
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批准号:30870864
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2008
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负责人:王朝霞
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依托单位:
国内基金
海外基金