Epigenetic Regulation of the Maturation and Function of Lung Epithelium by the SWI/SNF Proteins ARID1A and ARID1B.

SWI/SNF 蛋白 ARID1A 和 ARID1B 对肺上皮成熟和功能的表观遗传调控。

基本信息

项目摘要

PROJECT SUMMARY: It is being increasingly recognized that changes in chromatin state are associated with a wide spectrum of lung diseases, ranging from bronchopulmonary dysplasia (BPD) to chronic obstructive pulmonary disease (COPD). However, the mechanisms by which these changes contribute to the pathogenesis of these diseases, and how to manipulate the epigenome for therapeutic benefit, remains largely unknown. Modulation of chromatin accessibility is an important epigenetic mechanism by which gene expression is controlled, even across repeated cell divisions. However, as a prerequisite to understanding how altered chromatin accessibility contributes to disease, the mechanisms by which chromatin accessibility patterns first establish and maintain cellular identity within the lung must be defined. This proposal is based on studies from our group that identified the SWI/SNF proteins Arid1a and Arid1b as key mediators of the chromatin accessibility changes that occur during development of the SOX9+ lung epithelial stem/progenitor cell population. Our data demonstrate that loss of Arid1a or Arid1b led to persistence of the SOX9+ progenitor cell population, impaired alveolar differentiation, and neonatal death due to respiratory distress. In addition, ARID1A directly interacts with NKX2-1 and SOX9. The central hypothesis of the present proposal is that ARID1A and ARID1B interact with key lung developmental TFs to direct the SWI/SNF complex to remodel chromatin at specific loci, silencing progenitor cell gene expression programs and promoting the maturation and function of the mature alveolar epithelium. The proposed studies will: A) Define the role that Arid1a/Arid1b, and the larger SWI/SNF complex, play in establishment of mature alveolar cell type identify in mouse and human. B) Identify the mechanism(s) by which the SWI/SNF complex remodels chromatin, in conjunction with key lung transcription factors, to establish and maintain gene expression modules controlling type I & II AEC identity and function. C) Determine how Arid1a/Arid1b-mediated chromatin remodeling contributes to the lung epithelial repair response following influenza infection. These studies will provide conceptual advances in our understanding of how mature alveolar epithelial cells are established and maintained, how the chromatin accessibility landscape interacts with previously well- defined transcription factor networks, and how chromatin remodeling directs the normal repair process after lung injury. Emerging epigenomic tools and systems biology approaches will be applied to the epithelium for the first time. Taken together, these data will inform future translational studies seeking to understand how alterations in the epigenome contribute to lung disease, and will provide a foundation for future efforts to manipulate the lung’s epigenomic code to restore normal lung structure and function.
项目概要: 人们越来越认识到染色质状态的变化与多种因素有关。 肺部疾病,从支气管肺发育不良(BPD)到慢性阻塞性肺病 (慢性阻塞性肺病)然而,这些变化导致这些疾病的发病机制, 以及如何操纵表观基因组以获得治疗效果,仍然很大程度上未知。 可及性是一种重要的表观遗传机制,通过该机制基因表达甚至可以重复进行 然而,作为了解染色质可及性如何促进细胞分裂的先决条件。 疾病,染色质可及性模式首先建立和维持细胞身份的机制 必须定义肺内。 该提案基于我们小组的研究,该研究鉴定了 SWI/SNF 蛋白 Arid1a 和 Arid1b 作为 SOX9+ 肺发育过程中发生的染色质可及性变化的关键介质 我们的数据表明,Arid1a 或 Arid1b 的缺失导致了上皮干细胞/祖细胞群的持续存在。 SOX9+ 祖细胞群、肺泡分化受损以及新生儿因呼吸系统死亡 此外,ARID1A 直接与 NKX2-1 和 SOX9 相互作用。 建议 ARID1A 和 ARID1B 与关键的肺发育 TF 相互作用,指导 SWI/SNF 复合体 在特定位点重塑染色质,沉默祖细胞基因表达程序并促进 成熟肺泡上皮的成熟和功能拟议的研究将: A) 定义其作用。 Arid1a/Arid1b 和较大的 SWI/SNF 复合体在成熟肺泡细胞类型识别的建立中发挥作用 B) 确定 SWI/SNF 复合物重塑染色质的机制。 与关键的肺转录因子结合,建立和维持控制基因表达模块 I 型和 II 型 AEC 的身份和功能 C) 确定 Arid1a/Arid1b 介导的染色质重塑如何发挥作用。 流感感染后肺上皮修复反应。 这些研究将为我们理解成熟的肺泡上皮如何 细胞的建立和维持,染色质可及性景观如何与先前良好的相互作用 定义转录因子网络,以及染色质重塑如何指导肺损伤后的正常修复过程 新兴的表观基因组工具和系统生物学方法将首次应用于上皮细胞。 总而言之,这些数据将为未来的转化研究提供信息,以了解这些变化是如何发生的。 表观基因组会导致肺部疾病,并将为未来操纵肺部疾病的努力奠定基础 表观基因组密码恢复正常的肺结构和功能。

项目成果

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