Role of KCTD1 for primary hyperparathyroidism

KCTD1 在原发性甲状旁腺功能亢进症中的作用

基本信息

项目摘要

SUMMARY:  Parathyroid  hormone  (PTH)  is  a  central  regulator  of  calcium  and  phosphate  homeostasis  and  thereby  essential  for  bone  mineralization.  In  primary  hyperparathyroidism  parathyroid  glands  (PTGs)  produce  increased  amounts  of  PTH  despite  normal  or  high  serum  calcium  levels.  The  molecular  mechanisms  that  normally  control  transcriptional  regulation  of  PTH  in  parathyroid  cells  are  poorly  defined.  Moreover,  PTH  production is also influenced by mechanisms that control its protein stability or secretion from cells. Identifying  transcriptional or posttranscriptional regulators of PTH production is important for our understanding of the basic  mechanisms  that  control  PTH  production.  Here,  we  have  identified  the  BTB-­domain-­containing  nuclear  protein KCTD1 as a novel key regulator of PTH production and we propose that lack of KCTD1 in PTGs  leads  to  primary  hyperparathyroidism  through  loss  of  KCTD1-­mediated  transcriptional  repression  of  PTH. We generated KCTD1lacZ reporter mice and KCTD1-­/-­ mice and show that KCTD1 is strongly expressed in  PTGs  and  that  mice  lacking  KCTD1  have  highly  increased  active  PTH  serum  levels  and  hypercalcemia.  Moreover, KCTD1 is expressed in human parathyroid tissue as well. KCTD1-­/-­ mice develop bone mineralization  abnormalities, as they are seen in patients with hyperparathyroidism. Notably, some of the bone abnormalities  in KCTD1-­/-­ mice phenocopy bone defects seen in patients with Scalp-­Ear-­Nipple syndrome in which we identified  KCTD1  missense  mutations.  To  address  the  question  if  the  abnormalities  observed  in  KCTD1-­/-­  mice  are  a  consequence of loss of KCTD1 specifically in the PTGs or whether functions of KCTD1 in other organs contribute  to  the  observed  phenotype  as  well,  we  have  generated  mice  that  lack  KCTD1  only  in  PTGs  and  express  a  fluorescent  reporter  allele,  allowing  us  to  dissect  PTGs  from  these  mice  (PTH-­Cre+KCTD1fl/flEYFP+  mice).  We  will compare the phenotypes in these mice with those observed in KCTD1-­/-­ mice and thereby determine if the  observed  hyperparathyroidism  and  bone  defects  are  a  consequence  of  KCTD1  deficiency  exclusively  in  the  PTGs.  KCTD1  can  function  as  a  transcriptional  repressor  and  as  an  inhibitor  of  canonical  Wnt/β-­catenin  signaling.  To  determine  how  KCTD1  regulates  PTH  production  we  will  test  in  dissected  PTGs  of  PTH-­ Cre+KCTD1fl/flEYFP+  mice  whether  KCTD1  regulates  PTH  production  through  transcriptional  repression  or  through effects on protein stability or cellular secretion of PTH and whether it affects sensitivity of PTH production  in response to changes in calcium. We will investigate whether canonical Wnt/β-­catenin signaling is increased  in PTGs that lack KCTD1 and whether β-­catenin inhibitors can rescue the increased PTH production. RNA-­Seq  will  identify  downstream  targets  of  KCTD1  in  PTGs.  Thus,  the  scientific  premise  is  high  given  our  extensive  preliminary data and the availability of the PTG-­specific KCTD1 KO mice, and the proposed experiments have  an important clinical significance for our understanding of pathomechanisms involved in hyperparathyroidism.
摘要:甲状旁腺激素(PTH)是钙和磷酸盐稳态的中心调节剂, 因此对于骨矿化至关重要。在原发性甲状旁腺功能亢进症中,甲状旁腺(PTG)产生 尽管血清钙水平正常或高,但PTH量增加。分子机制 通常控制甲状旁腺细胞中PTH的转录调控很差。而且,pth 生产还受到控制其蛋白质稳定性或细胞分泌的机制的影响。识别 PTH生产的转录或转录后调节剂对于我们对基本的理解很重要 控制PTH生产的机制。在这里,我们已经确定了含BTB域的核 蛋白KCTD1是PTH生产的新型关键调节剂,我们建议PTG中缺少KCTD1 通过丧失KCTD1介导的转录表示,导致一级甲状旁腺功能亢进 pth。我们生成了KCTD1LACZ报告基因小鼠和KCTD1 - / - 小鼠,并表明KCTD1在 PTG和缺乏KCTD1的小鼠的活性PTH血清水平高度增加和高钙血症。 此外,KCTD1在人甲状旁腺组织中也表达。 KCTD1 - / - 小鼠发育骨矿化 异常,如患有甲状旁腺功能亢进的患者。值得注意的是,某些骨骼异常 在KCTD1 - / - 小鼠中,在头皮乳头综合征患者中观察到的骨缺损 KCTD1错义突变。解决问题是否在KCTD1 - / - 小鼠中观察到的异常是一个 在PTG中特别丢失KCTD1的结果,或者KCTD1在其他器官中的功能是否贡献 对于观察到的表型,我们已经产生了仅在PTG中缺乏KCTD1的小鼠并表达A 荧光记者等位基因,使我们能够从这些小鼠(PTH-CRE+KCTD1FL/FLEYFP+小鼠)中剖析PTG。我们 将将这些小鼠的表型与在KCTD1 - / - 小鼠中观察到的表型进行比较,从而确定是否是 观察到的甲状旁腺功能亢进和骨缺损是KCTD1缺乏症的结果 PTG。 KCTD1可以充当转录代表,并且可以作为规范Wnt/β-catenin的抑制剂 信号。为了确定KCTD1如何调节PTH的产生,我们将在解剖的PTG中测试 CRE+KCTD1FL/FLEYFP+小鼠KCTD1是否通过转录表示或 通过对PTH蛋白质稳定性或细胞分泌的影响以及它是否影响PTH产生的灵敏度 响应钙的变化。我们将研究规范Wnt/β-catenin信号传导是否增加 在缺乏KCTD1的PTG中,以及β-catenin抑制剂是否可以挽救增加的PTH产生。 RNA-seq 将识别PTG中KCTD1的下游目标。鉴于我们的广泛,科学前提很高 初步数据和PTG特异性KCTD1 KO小鼠的可用性,并且提出的实验具有 我们对涉及甲状旁腺功能亢进症的病理机制的理解的重要临床意义。

项目成果

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