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PFN1基因c.318_321delTGAC突变导致破骨细胞功能增强的分子机制研究

批准号:
82100941
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:
魏哲
依托单位:
学科分类:
骨转换、骨代谢异常及钙磷代谢异常
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
魏哲

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
PFN1基因编码蛋白质肌动蛋白1(Profilin1)。Profilin1是关键的肌动蛋白结合蛋白,在体内广泛表达。我们于2021年在国际上首先报告了PFN1基因杂合突变导致畸形性骨炎伴巨细胞瘤(JBMR,2021),其中c.318_321delTGAC移码突变被意大利学者证实亦可导致畸形性骨炎伴骨肉瘤,证实该位点为热点突变。畸形性骨炎以破骨细胞功能活跃、骨吸收显著增加为特征表现,导致骨膨胀、畸形和骨折等。但作为热点突变的c.318_321delTGAC为何导致破骨细胞功能上调目前尚未阐明。本项目拟利用已建立的PFN1基因c.318_321delTGCC点突变小鼠模型,从分子、细胞和整体水平阐明PFN1基因突变导致破骨细胞功能上调的机制。本项目研究结果有望使PFN1成为新的骨吸收临床标志物,而且对于抑制骨吸收药物的研发具有重要意义。
英文摘要
The PFN1 gene encodes the protein Profilin1.Profilin1 is a key actin binding protein and is widely expressed in vivo. In 2021, we first reported the heterozygous mutation of PFN1 gene leading to Paget's disease of bone (PDB) with giant cell tumor, among which the c.318_321delTGAC mutation was confirmed by Italian scholars to also lead to PDB with osteosarcoma, which confirmed that this mutation was a hot spot mutation. PDB is is characterized by the active function of osteoclasts and increased bone resorption, leading to bone swelling, deformity and fracture. However, the mechanism of the hot spot mutation c.318_321delTGAC leading to the upregulation of osteoclast function has not been clarified yet. This study intends to clarify the mechanism of the osteoclast function upregulation caused by PFN1 gene mutation, at molecular, cellular and whole level, using the established mouse model of PFN1 gene c.318_321delTGCC mutation. The results of this study are expected to make PFN1 a new clinical marker of bone resorption, and it is of great significance for the development of drugs to inhibit bone resorption.
畸形性骨炎(Paget's disease of bone,PDB)主要病理特征为骨吸收和骨转换显著增加、病变骨结构异常,易导致骨骼严重畸形和骨折,具有极高的致残和致死率,如伴巨细胞瘤5年死亡率高达50%。主要发病因素是致病基因突变。PFN1基因编码蛋白质肌动蛋白1(Profilin1)。Profilin1是关键的肌动蛋白结合蛋白,在体内广泛表达。我们于2021年在国际上首先报告了PFN1基因杂合突变导致畸形性骨炎伴巨细胞瘤(JBMR,2021),其中c.318_321delTGAC移码突变被意大利学者证实亦可导致畸形性骨炎伴骨肉瘤,证实该位点为热点突变。但作为热点突变的c.318_321delTGAC为何导致破骨细胞功能上调目前尚未阐明。依托于本项目,我们进一步探索及绘制了国人畸形性骨炎临床表型谱和致病基因突变谱,发现了PFN1基因错义突变位点(c.335T>C)导致畸形性骨炎伴骨巨细胞瘤的新家系,提示PFN1为畸形性骨炎伴骨巨细胞瘤的最常见致病基因,c.335T>C可能同样为热点突变,为畸形性骨炎的临床诊治和研究提供有力支撑。我们利用PFN1基因 c.318_321delTGAC突变患者肿瘤组织及Pfn1D107Rfs突变模型小鼠,并进一步构建了Pfn1基因 L112P条件性敲入突变小鼠模型,探究PFN1基因突变导致畸形性骨炎可能的发病机制如下:1. PFN1基因突变导致TDP43在胞质的异常沉积;2. PFN1基因突变导致骨髓间充质干细胞增强破骨细胞的形成;3. PFN1基因突变导致骨髓间充质干细胞增殖能力增强,且成骨分化潜能增强;4. PFN1 基因突变导致“actin ring”结构异常,从而导致破骨细胞骨吸收功能活跃。初步阐明了PFN1基因突变畸形性骨炎的发病机制,为后续研究提供理论及实验支持。后续拟在本项目的基础之上,利用小鼠模型行进一步功能实验,拟开发靶向药物、并利用突变小鼠进行干预,为畸形性骨炎伴巨细胞瘤分子机制的进一步阐明及后续可能的抗骨质疏松新靶向药物的研发提供实验依据和理论基础。
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