Mechanisms controlling distal nephron maturation

摘要：报告 肾脏的远端肾单位具有调节尿液浓度和体内电解质平衡的重要功能。 远端肾单位的某些特定节段的缺陷也会导致各种肾脏疾病，如缺盐。 肾小管疾病的特点是无法集中尿液。所有的肾小管疾病都是在小鼠体内形成的。 到出生后~P3岁，但第一个远端肾单位的完全功能恢复能力是在随后的一个月后才实现的。 成熟阶段，在此期间，肾脏远端肾单位经历了显著的生长发育和功能变化。 远端肾单位的成熟过程在很大程度上仍未得到研究，目前尚不清楚是什么导致了分子生物学和细胞学的变化。 驱动远端肾单位成熟的机制。在这里，我们将继续研究影响这一过程的主要分子机制。 协调远端肾单位的成熟。 我们已经确定了含有核转录抑制蛋白KCTD1的BTB结构域，称为An。 监管机构对远端肾单位的成熟至关重要，这是因为它在肾脏中发挥着重要的功能，这在以前是未知的。 发现KCTD1只有在肾脏的远端肾单位和上皮细胞中才有表达，这表明KCTD 1缺乏免疫功能。 亨勒氏综合征患者上肢粗大的小管和曲折的小管的成熟度和功能受损，从而导致小管功能障碍。 在一种早发性缺盐肾小管病变中，患者集中尿液的能力减弱。而未成熟的肾小管。 进行进行性肾扩张，形成囊性变大，继而导致迟发性肾间质纤维化、肾间质纤维化和肾功能衰竭。 失败。在远端肾单位成熟和成熟阶段，KCTD1基因的诱导失活导致这些远端肾小管的破坏。 当KCTD1基因在完全成熟的肾脏中失活时，缺陷会出现，但不会出现。更重要的是，我们发现了这一误解。 KCTD1基因突变在一些患者中出现，这些患者可能会发展为肾脏异常，这与KCTD1基因空白小鼠的研究结果相似。 建立KCTD1基因与人类肾脏功能的临床相关性模型。从机制上讲，我们将展示其对肾脏功能的影响。 KCTD1基因导致人类核蛋白DAPL1的产后逆转，这可能先于该基因的主要表现形式。 远端肾单位的成熟和缺陷可能与Dvl2和Dvl2蛋白的缺失有关。 增加了规范的Wnt/β-catenin信号转导。此外，我们还将证明DAPL1调节人类和远端的原发细胞。 肾小管上皮细胞的分化。在这里，我们将进一步探讨KCTD1表达和分化的分子生物学机制。 DAPL1可以调节远端肾单位的成熟。我们的新提出的实验具有很高的创新性。 具有重要的临床意义，因为他们的目标是揭示一种基本的和新的治疗机制，这些机制对于远端牙髓来说是不必要的。 在几种常见的肾脏疾病中，肾单位的成熟和功能可能受损。此外，我们还不会调查它是如何发生的。 远端肾单位发育成熟中的缺陷可能会影响晚发型、慢性肾小球疾病样肾脏病理和囊性肾小球肾炎。 疾病。这一应用的最科学的前提是有强大的基础，并建立在广泛的初步数据的基础上，而不是鼠标。 我们的实验室已经建立了这样的模型，建立了一个初步的人类TAL/DCT细胞培养体系。 因此，目前还没有明确确定两个拟议的实验的主要可行性指标。

SUMMARY:   The  distal  nephron  of  the  kidney  has  essential  functions  for  urine  concentration  and  electrolyte  homeostasis.  Defects  in  specific  segments  of  the  distal  nephron  can  cause  various  kidney  diseases,  such  as  salt-­losing  tubulopathies that are characterized by an inability to concentrate urine. All nephrons are formed in the mouse  by  ~P3  postnatally,  but  the  full  functional  capacity  of  the  distal  nephron  is  only  achieved  after  a  subsequent  maturation  phase,  during  which  the  distal  nephron  undergoes  significant  growth  and  functional  changes.  The  maturation of the distal nephron has remained largely unstudied and it is not known which molecular and cellular  mechanisms  drive  distal  nephron  maturation.  Here,  we  will  investigate  the  molecular  mechanisms  that  orchestrate distal nephron maturation.   We  have  identified  the  BTB-­domain  containing  nuclear  protein  KCTD1,  a  transcriptional  repressor,  as  an  essential regulator of distal nephron maturation, for which a function in the kidney was previously unknown. We  found  KCTD1  to  be  expressed  only  in  the  distal  nephron  epithelium  in  the  kidney  and show  that  its  deficiency  impairs maturation and function of the thick ascending limb of Henle and the distal convoluted tubule, resulting  in  an  early-­onset  salt-­losing  tubulopathy  with  a  diminished ability  to  concentrate  urine.  The  immature  tubules  undergo progressive dilatation and form enlarging cysts, changes leading to late-­onset kidney fibrosis and renal  failure. Inducible inactivation of KCTD1 during the distal nephron maturation phase leads to these distal tubule  defects,  but  not  when  KCTD1  is  inactivated  in  fully  matured  kidneys.  Importantly,  we  identified  missense  mutations in KCTD1 in patients that develop kidney abnormalities resembling the findings in KCTD1 null mice,  establishing the clinical relevance of KCTD1 for human kidney functions. Mechanistically, we show that loss of  KCTD1 leads to postnatal derepression of the nuclear protein DAPL1 which precedes the manifestation of the  distal  nephron  maturation  defect  and  is  associated  with  loss  of  the  Wnt/planar  cell  polarity  protein  Dvl2  and  increased canonical Wnt/β-­catenin signaling. Furthermore, we show that DAPL1 regulates primary human distal  nephron  epithelial  cell  differentiation.  Here,  we  will  investigate  the  molecular  mechanisms  of  how  KCTD1  and  DAPL1  regulate  distal  nephron  maturation.  Our  proposed  experiments  are  highly  innovative  and  have  significant clinical relevance, as they aim to uncover fundamental new mechanisms that are required for distal  nephron  maturation  and  which  are  impaired  in  several  kidney  disorders.  Moreover,  we  will  investigate  how  defects in distal nephron maturation affect late-­onset chronic kidney disease-­like pathologies and cystic kidney  disease. The scientific premise for this application is strong and builds on extensive preliminary data, mouse  models that have already been established in our laboratory, and a primary human TAL/DCT cell culture system  for which the feasibility of the proposed experiments has been clearly established.