Sex steroid signaling and adaptive growth of the intestine

性类固醇信号传导和肠道的适应性生长

基本信息

  • 批准号:
    10211623
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 47.81万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-03-25 至 2025-02-28
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Sex-specific steroid hormones control cell growth and proliferation in reproductive organs including the ovaries, breast, uterus, prostate and testes. But how they impact non-reproductive organs is less well known. Considering the sex-biased incidence of many common diseases (e.g. colorectal and gastric cancer), the physiological effects of steroid signaling on the non-sex organs probably have profound health-relevance. We discovered that the Drosophila steroid hormone, 20-hydroxy-ecdysone (20HE), promotes intestinal stem cell (ISC) proliferation and adaptive organ growth, causing the female fly’s intestine to nearly double in size after mating (4). 20HE is produced by the activated ovaries after mating, and stimulates ISC proliferation via its receptor EcR/Usp and downstream targets Broad and Eip75B. 20HE also triggers EGFR/ERK signaling via unknown mechanisms, and this is essential for ISC activation. Our data suggest that 20HE-dependent gut remodeling in females enhances nutrient uptake, fecundity and reproductive fitness. However, the 20HE-dependent hyperactivity of ISCs also increases the female predisposition to gut dysplasia and tumorigenesis, a fitness trade off that can shorten lifespan. Our findings raise many questions about how 20HE signaling re-configures the female gut, how this alters gut and whole-body physiology, and whether sex steroids play similar roles in mammals. Here we address these questions in four Specific Aims. First, we use cell type-targeted genetics to determine the functions of EcR signaling in ISCs and committed progenitors called enteroblasts (EB), focusing on how 20HE gene targets activate ISC growth, metabolism and division, and on how 20HE amplifies the stem cell pool. In Aim 2, we use single cell RNA sequencing to map the effects of 20HE on each of the five main gut cell types in vivo. We also perform in vivo EcR binding site analysis by CUT&Tag, to map direct 20HE:EcR gene targets in midgut progenitor cells. The combined data from these assays will give a comprehensive atlas of the gene expression network effects of 20HE signaling in the gut. In Aim 3 we test the hypothesis that 20HE optimizes nutrient delivery to the fly’s other organs (e.g. ovaries, fat body) by altering the growth, metabolism and/or digestive capabilities of gut enterocytes. In Aim 4, we conduct experiments in mouse intestinal organoids and mice, testing whether the human sex steroids estradiol, progesterone, and/or testosterone promote intestinal epithelial cell (IEC) proliferation and gut growth in mammals. These studies will provide insights into the action of sex steroids as mitogens, regulators of stem cell self-renewal, and mediators of metabolism and nutrient uptake. This work will provide paradigms and lead data for understanding the basis of the sex-biased incidence of many human diseases, notably those involving altered stem cell behavior such as cancer, chronic inflammation, degenerative, and metabolic diseases.
项目概要 性别特异性类固醇激素控制生殖器官(包括卵巢)的细胞生长和增殖, 但它们如何影响非生殖器官却鲜为人知。 许多常见疾病(例如结直肠癌和胃癌)的性别偏向发病率、生理效应 我们发现非性器官上的类固醇信号传导可能与健康具有深远的相关性。 果蝇类固醇激素 20-羟基蜕皮激素 (20HE) 可促进肠干细胞 (ISC) 增殖和 适应性器官生长,导致雌性果蝇交配后肠道大小几乎翻倍 (4)。 交配后由激活的卵巢产生,并通过其受体 EcR/Usp 刺激 ISC 增殖 下游目标 Broad 和 Eip75B 也通过未知机制触发 EGFR/ERK 信号传导,并且 这对于 ISC 激活至关重要。我们的数据表明,女性体内 20HE 依赖性肠道重塑会增强。 然而,ISC 的 20HE 依赖性过度活跃也会影响营养吸收、繁殖力和生殖适应性。 增加女性肠道发育不良和肿瘤发生的倾向,这是一种可以缩短肠道发育不良和肿瘤发生的健康权衡 我们的研究结果提出了许多关于 20HE 信号如何重新配置​​女性肠道的问题。 改变肠道和全身生理机能,以及性类固醇是否在哺乳动物中发挥类似的作用。 这些问题有四个具体目标:首先,我们使用细胞类型靶向遗传学来确定 EcR 的功能。 ISC 和称为肠母细胞 (EB) 的定型祖细胞中的信号传导,重点关注 20HE 基因如何靶向 激活 ISC 生长、代谢和分裂,以及 20HE 如何放大干细胞库。在目标 2 中,我们使用了 20HE。 我们还通过单细胞 RNA 测序绘制了 20HE 对体内五种主要肠道细胞类型的影响。 通过 CUT&Tag 进行体内 EcR 结合位点分析,以绘制中肠祖细胞中的直接 20HE:EcR 基因靶标 这些测定的综合数据将给出基因表达网络的综合图谱。 在目标 3 中,我们测试了 20HE 优化营养物质输送到肠道的假设。 通过改变肠道的生长、代谢和/或消化能力来影响果蝇的其他器官(例如卵巢、脂肪体) 在目标 4 中,我们在小鼠肠道类器官和小鼠中进行了实验,测试是否 人类性类固醇雌二醇、黄体酮和/或睾酮促进肠上皮细胞 (IEC) 这些研究将深入了解性类固醇的作用。 这项工作将促进有丝分裂原、干细胞自我更新的调节剂以及代谢和营养吸收的调节剂。 提供范式和主要数据,以了解许多人类性别偏见发生率的基础 疾病,特别是那些涉及干细胞行为的疾病,如癌症、慢性炎症、退行性疾病、 和代谢性疾病。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Bruce Alexander Edgar其他文献

Bruce Alexander Edgar的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Bruce Alexander Edgar', 18)}}的其他基金

Regulation of cell growth and proliferation
细胞生长和增殖的调节
  • 批准号:
    10395545
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 47.81万
  • 项目类别:
Regulation of cell growth and proliferation
细胞生长和增殖的调节
  • 批准号:
    10615619
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 47.81万
  • 项目类别:
Sex steroid signaling and adaptive growth of the intestine
性类固醇信号传导和肠道的适应性生长
  • 批准号:
    10579238
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 47.81万
  • 项目类别:
Sex steroid signaling and adaptive growth of the intestine
性类固醇信号传导和肠道的适应性生长
  • 批准号:
    10378067
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 47.81万
  • 项目类别:
The Role of Ceramides in the Intestinal Stem Cell
神经酰胺在肠干细胞中的作用
  • 批准号:
    10380338
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 47.81万
  • 项目类别:
The Role of Ceramides in the Intestinal Stem Cell
神经酰胺在肠干细胞中的作用
  • 批准号:
    10623315
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 47.81万
  • 项目类别:
Growth regulatory targets of the Tuberous Sclerosis Complex
结节性硬化症复合体的生长调节目标
  • 批准号:
    7131928
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 47.81万
  • 项目类别:
Developmental control of cell cycle exit
细胞周期退出的发育控制
  • 批准号:
    7037774
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 47.81万
  • 项目类别:
Growth regulatory targets of the Tuberous Sclerosis Complex
结节性硬化症复合体的生长调节目标
  • 批准号:
    7433900
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 47.81万
  • 项目类别:
Growth regulatory targets of the Tuberous Sclerosis Complex
结节性硬化症复合体的生长调节目标
  • 批准号:
    7285607
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 47.81万
  • 项目类别:

相似国自然基金

模拟增温对高寒草甸节肢动物“晨起”时间的影响及其生态学效应
  • 批准号:
    32301391
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
放牧对松嫩草地节肢动物多营养级体尺谱的影响机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
不同间种模式对巴旦木果园节肢动物群落结构和动态的影响
  • 批准号:
    32160638
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    35 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
模拟增温对高寒草甸节肢动物群落的影响:基于大型开顶箱的实验研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    59 万元
  • 项目类别:
    面上项目
腾格里沙漠固沙造林后植被恢复对土壤节肢动物多样性分布的影响
  • 批准号:
    41867005
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    40.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似海外基金

31st Meeting of the American Society for Rickettsiology
美国立克次体学会第31次会议
  • 批准号:
    10469039
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 47.81万
  • 项目类别:
Evaluating Effect of Woody Plant Encroachment on Tick-borne Pathogens in the South Central United States
评估美国中南部木本植物入侵对蜱传病原体的影响
  • 批准号:
    10553162
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 47.81万
  • 项目类别:
A novel antimicrobial resistance mechanism for Borrelia burgdorferi
伯氏疏螺旋体的新型抗菌药物耐药机制
  • 批准号:
    10425475
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 47.81万
  • 项目类别:
Evaluating Effect of Woody Plant Encroachment on Tick-borne Pathogens in the South Central United States
评估美国中南部木本植物入侵对蜱传病原体的影响
  • 批准号:
    10452058
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 47.81万
  • 项目类别:
A novel antimicrobial resistance mechanism for Borrelia burgdorferi
伯氏疏螺旋体的新型抗菌药物耐药机制
  • 批准号:
    10671542
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 47.81万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了