Gene Modulation of Acetylation Modifiers to Reveal Regulatory Links to Human Cardiac Electromechanics

乙酰化修饰剂的基因调节揭示与人类心脏机电的调节联系

基本信息

  • 批准号:
    10677295
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.79万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-06-01 至 2025-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT ABSTRACT Epigenetic regulation is critical for cardiac electromechanics and pathology. Epigenetic modulators, such as histone deacetylases (HDACs), are known master regulators of gene expression and influence cardiac function through chromatin remodeling, direct action on transcription factors (TFs), and action on cytoskeletal and contractile proteins, among others. Recently, novel pharmacological agents, HDAC inhibitors, have been developed as treatments for cancer and immune diseases, driving an interest in robust characterization of HDAC control in cardiac function. Our preliminary experiments focused on computational modeling of RNAi-informed transcriptomic data in human induced pluripotent stem cell derived cardiomyocytes (hiPSC-CM) but saw limitations in knockdown efficiency and loss-of-function-only modulation using siRNAs. To extend and improve this work, we propose an experimental approach based on bidirectional perturbation (repression/activation) of individual HDAC genes in hiPSC-CM by CRISPR interference and activation (CRISPRi/a). Transcriptomic analysis of these samples will inform computational gene regulatory network (GRN) inference to model relationships between HDACs, TFs, and cardiac ion channels. GRN-predicted relationships will be validated by all-optical electromechanical assays measuring voltage, calcium, and contraction traces in hiPSC-CM. An iterative approach will allow feedback from functional experiments to refine our computational models. Such studies will advance our understanding of how certain HDACs drive electrophysiological phenotypes in the heart, which is critical in the fields of cardiac injury, cardiac therapeutics, and cardio-oncology.
项目摘要 表观遗传调控对于心脏机电和病理学至关重要。表观遗传调节剂,例如 组蛋白脱乙酰酶 (HDAC) 是已知的基因表达的主要调节因子并影响心脏功能 通过染色质重塑、对转录因子 (TF) 的直接作用以及对细胞骨架和细胞因子的作用 收缩蛋白等。最近,新型药物 HDAC 抑制剂已被开发出来。 开发用于治疗癌症和免疫疾病,引发了人们对 HDAC 稳健表征的兴趣 心脏功能的控制。我们的初步实验侧重于 RNAi 信息的计算建模 人类诱导多能干细胞衍生的心肌细胞(hiPSC-CM)的转录组数据,但看到 使用 siRNA 的敲低效率和仅功能丧失调节的局限性。扩展和改进 在这项工作中,我们提出了一种基于双向扰动(抑制/激活)的实验方法 hiPSC-CM 中的单个 HDAC 基因通过 CRISPR 干扰和激活 (CRISPRi/a)。转录组学 对这些样本的分析将为计算基因调控网络 (GRN) 模型推断提供信息 HDAC、TF 和心脏离子通道之间的关系。 GRN 预测的关系将通过以下方式验证 全光学机电测定测量 hiPSC-CM 中的电压、钙和收缩痕迹。一个 迭代方法将允许功能实验的反馈来完善我们的计算模型。这样的 研究将加深我们对某些 HDAC 如何驱动心脏电生理表型的理解, 这在心脏损伤、心脏治疗和心脏肿瘤学领域至关重要。

项目成果

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