RNA Processing-Mediated Mechanisms of CNS Dysfunction in Myotonic Dystrophy

强直性肌营养不良中 CNS 功能障碍的 RNA 加工介导机制

基本信息

  • 批准号:
    10442192
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 6.3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-07-01 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Myotonic dystrophy (dystrophia myotonica, DM) is an autosomal dominant genetic disease, with a diagnosed prevalence of 1:8000 people worldwide, that affects multiple tissues of the body, including skeletal muscle, heart, and related to this proposal, the central nervous system (CNS). DM1 is caused by expanded CTG repeats in the 3' UTR of dystrophia myotonica protein kinase (DMPK). There is substantial evidence in mouse DM1 models and human DM1 postmortem tissue to support an RNA-mediated disease mechanism where toxic intranuclear CUG RNA foci sequester Muscleblind (MBNL) RNA binding proteins that normally play crucial roles to regulate various aspects of post-transcriptional gene regulation. A major gap in our understanding is that we do not know which RNA processing defects underlie specific impairments in DM1 brain function. Recent work together with our new findings suggests that missplicing of RNAs encoding synaptic proteins is responsible for CNS dysfunction in DM1. Our central hypothesis is that CNS phenotypes are directly attributed to loss of MBNL mediated RNA processing and that restoration of MBNL activity and/or splicing can restore brain function. Our goal is to gain a thorough understanding of RNA processing-mediated mechanisms of CNS dysfunction in DM1 and use this to develop and rigorously evaluate novel therapeutic strategies. The overall objectives of this proposal are to use both candidate and genome wide approaches, applied to MBNL KO mice and a new AAV9 based neuronal mouse model, compared to RNAseq analysis of human postmortem brain, to evaluate the role of specific splicing events to drive symptoms, and to comprehensively identify changes in missplicing and RNA processing. Aim 1 will characterize how dysregulation of GABRG2, GRIN1, and SNAP25 splicing events is linked to molecular, cellular, and behavioral phenotypes observed in DM1. Aim 2 will develop a new AAV9 based mouse model to elucidate the set of RNA processing events in neurons that cause DM1 phenotypes, through transcriptional profiling and overlap of human DM brains with DM mouse model brains. Aim 3 will assess the extent to which antisense oligonucleotides or MBNL expression can rescue molecular, cellular, physiologic and behavioral phenotypes in DM1 mouse models. These studies will provide new mechanistic insights into how perturbations to specific RNA processing events can lead to CNS symptoms in myotonic dystrophy, and provide a broader comprehensive view of all transcriptome changes occurring in the DM CNS. The proposed work is significant, as no molecular changes have been linked to any phenotypes in the DM CNS. This provides the framework for future therapeutic efforts aimed at correcting CNS defects.
强直性肌营养不良(dys营养不良,DM)是一种常染色体显性遗传病,诊断为强直性肌营养不良。 全世界有 1:8000 人患病,影响身体的多个组织,包括骨骼肌, 心脏,以及与此提议相关的中枢神经系统(CNS)。 DM1是由CTG扩张引起的 在肌强直营养不良蛋白激酶 (DMPK) 的 3' UTR 中重复。老鼠身上有大量证据 DM1 模型和人类 DM1 死后组织支持 RNA 介导的疾病机制,其中 有毒的核内 CUG RNA 灶隔离器 Muscleblind (MBNL) RNA 结合蛋白,通常发挥作用 在调节转录后基因调控的各个方面发挥着至关重要的作用。我们的一个重大差距 我们的理解是,我们不知道哪些 RNA 加工缺陷是 DM1 特定损伤的基础 大脑功能。最近的工作和我们的新发现表明,编码 RNA 的错误剪接 突触蛋白是导致 DM1 中 CNS 功能障碍的原因。我们的中心假设是 CNS 表型 直接归因于 MBNL 介导的 RNA 加工的丧失以及 MBNL 活性的恢复和/或 剪接可以恢复大脑功能。我们的目标是全面了解 RNA 加工介导的 DM1 中枢神经系统功能障碍的机制,并利用它来开发和严格评估新的治疗方法 策略。该提案的总体目标是使用候选方法和全基因组方法, 应用于 MBNL KO 小鼠和基于新 AAV9 的神经元小鼠模型,与 RNAseq 分析相比 人类死后大脑,评估特定剪接事件驱动症状的作用,并 全面识别错误剪接和 RNA 加工的变化。目标 1 将描述如何 GABRG2、GRIN1 和 SNAP25 剪接事件的失调与分子、细胞和行为有关 在 DM1 中观察到的表型。 Aim 2 将开发一种新的基于 AAV9 的小鼠模型来阐明 RNA 组 通过转录谱和重叠处理神经元中导致 DM1 表型的事件 人类 DM 大脑与 DM 小鼠模型大脑。目标 3 将评估反义的程度 寡核苷酸或 MBNL 表达可以挽救分子、细胞、生理和行为表型 DM1 鼠标型号。这些研究将为扰动如何影响特定的机制提供新的机制见解。 RNA 加工事件可导致强直性肌营养不良的中枢神经系统症状,并提供更广泛的研究 DM CNS 中发生的所有转录组变化的全面视图。拟议的工作意义重大, 因为没有分子变化与 DM CNS 中的任何表型相关。这提供了框架 未来的治疗努力旨在纠正中枢神经系统缺陷。

项目成果

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