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央调节剂, 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较高,但 PTH 含量增加的分子机制。 通常控制甲状旁腺细胞中 PTH 转录调控的机制尚不明确。 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。 PTH 产生的转录或转录后调节因子对于我们了解 PTH 的基本原理非常重要。 在这里,我们已经确定了含有 BTB 结构域的核。 蛋白质 KCTD1 作为 PTH 产生的新型关键调节因子,我们建议 PTG 中缺乏 KCTD1 通过 KCTD1 介导的转录抑制的丧失导致原发性甲状旁腺功能亢进症 我们生成了 KCTD1lacZ 报告小鼠和 KCTD1-/- 小鼠,并表明 KCTD1 在 PTG 和缺乏 KCTD1 的小鼠的活性 PTH 血清水平和高钙血症显着升高。 此外,KCTD1 也在人甲状旁腺组织中表达,KCTD1-/- 小鼠也出现骨矿化。 异常,如甲状旁腺功能亢进症患者所见,值得注意的是一些骨骼异常。 在 KCTD1-/- 小鼠表型骨缺陷中观察到我们在头皮耳乳头综合征患者中发现的骨缺损 KCTD1 错义突变是否是 KCTD1-/- 小鼠中观察到的异常的问题。 KCTD1 在 PTG 中丢失的后果,或者 KCTD1 在其他器官中的功能是否有助于 根据观察到的表型,我们培育了仅在 PTG 中缺乏 KCTD1 并表达 荧光报告等位基因,使我们能够解剖这些小鼠(PTH-Cre+KCTD1fl/flEYFP+ 小鼠)的 PTG。 将比较这些小鼠的表型与 KCTD1-/- 小鼠中观察到的表型,从而确定是否 观察到的甲状旁腺功能亢进和骨缺陷是 KCTD1 缺乏的结果,仅在 KCTD1 可以作为转录抑制因子和经典 Wnt/β-连环蛋白的抑制剂。 为了确定 KCTD1 如何调节 PTH 的产生,我们将在 PTH 的解剖 PTG 中进行测试。 Cre+KCTD1fl/flEYFP+ 小鼠 KCTD1 是否通过转录抑制调节 PTH 产生或 通过对蛋白质稳定性或 PTH 细胞分泌的影响以及是否影响 PTH 产生的敏感性 我们将研究经典 Wnt/β-catenin 信号传导是否增加。 缺乏 KCTD1 的 PTG 以及 β-连环蛋白抑制剂是否可以挽救增加的 PTH 产量。 将确定 PTG 中 KCTD1 的下游靶标,因此,鉴于我们的广泛研究,科学前提很高。 PTG特异性KCTD1 KO小鼠的初步数据和可用性,以及所提出的实验 对于我们了解甲状旁腺功能亢进症的病理机制具有重要的临床意义。

项目成果

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