Altered transport and epigenomic changes in maneb-potentiated neurotoxicity

代森锰增强神经毒性的转运和表观基因组变化

基本信息

  • 批准号:
    8913968
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 24.9万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-09-16 至 2017-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract Repeated exposure to environmental agents, such as pesticides and metals, can alter gene expression patterns, potentially resulting in enhanced susceptibility to future toxic insults. With greater than 90% of Parkinson's disease (PD) cases considered idiopathic, epidemiology has indicated the involvement of pesticides in PD. Specifically, exposures to the herbicide paraquat (PQ) and the fungicide maneb (MB) are associated with a 75-80% increased risk of PD. Additionally, epigenomic changes in gene expression are postulated to play a role in neurodegenerative disorders like PD. My previous NIEHS funded research (F32 ES019821) demonstrated that MB-potentiation of PQ neurotoxicity was not simply due to enhanced oxidative stress, but a complex mechanism involving thiol-modification by MB and oxidation by PQ. Additional gene expression data show that MB significantly altered the expression of more genes compared to PQ. MB induced 4 different amino acid transporters and 2 metal transporters. Of particular interest, Ala-, Ser-, Cys- preferring transporter-1 (ASCT-1 (Slc1a4)) and proton coupled, divalent metal ion transporter (LSH (Slc11a1)) were induced greater than 2-fold by MB and PQ+MB compared to control. The working hypothesis for this K99/R00 Career Development Award proposal is that long-term exposure to MB potentiates PQ-mediated neurodegeneration of dopaminergic neurons caused by increased uptake of PQ due to modified amino acid transporter expression, metal-mediated oxidative stress and changes in the epigenome. To accomplish this, 4 specific aims (2 mentored, 2 independent) consisting of in vitro and in vivo models will be used. In Specific Aim 1 (K99 mentored phase), both in vitro and in vivo models will be employed to determine if potentiation of PQ neurotoxicity is due to MB-mediated induction of ASCT-1 and LSH. Specific Aim 2 (K99 mentored phase) will study if methylation of genes associated with dopamine metabolism is mechanistically involved in MB- potentiated PQ neurotoxicity. Research proposed in Specific Aim 3 (R00 independent phase) will explore alterations in histone H3 methylation and acetylation caused by long term pesticide exposure. Lastly, Specific Aim 4 (R00 independent phase) will investigate global alterations in the DNA methylome in response to long term pesticide exposure. This project is designed to further develop my research program and fulfill strategic goals of the NIEHS by connecting environmental influences to disease through the study of epigenomics and to train the next generation of environmental scientists. The proposed research will meet these goals and foster the development of my independent research career.
抽象的 反复接触杀虫剂和金属等环境因素可能会改变基因表达 模式,可能导致对未来有毒侮辱的敏感性增加。超过90%的 帕金森病 (PD) 病例被认为是特发性的,流行病学表明涉及 PD 中的农药。具体而言,除草剂百草枯 (PQ) 和杀菌剂代森锰 (MB) 的暴露量为 与 PD 风险增加 75-80% 相关。此外,基因表达的表观基因组变化是 推测在 PD 等神经退行性疾病中发挥作用。我之前的 NIEHS 资助的研究(F32 ES019821)证明 MB 增强 PQ 神经毒性不仅仅是由于氧化增强 应激,但涉及 MB 硫醇修饰和 PQ 氧化的复杂机制。附加基因 表达数据显示,与 PQ 相比,MB 显着改变了更多基因的表达。 MB 诱导 4 种不同的氨基酸转运蛋白和 2 种金属转运蛋白。特别感兴趣的是 Ala-、Ser-、Cys- 优先选择转运蛋白 1 (ASCT-1 (Slc1a4)) 和质子耦合二价金属离子转运蛋白 (LSH (Slc11a1)) 与对照相比,MB 和 PQ+MB 诱导的诱导强度超过 2 倍。对此的工作假设 K99/R00 职业发展奖提案认为,长期接触 MB 会增强 PQ 介导的作用 由于氨基酸修饰导致 PQ 摄取增加而引起多巴胺能神经元的神经变性 转运蛋白表达、金属介导的氧化应激和表观基因组的变化。为了实现这一目标,4 将使用由体外和体内模型组成的具体目标(2 个指导的,2 个独立的)。具体来说 目标 1(K99 指导阶段),将采用体外和体内模型来确定是否增强 PQ 神经毒性是由于 MB 介导的 ASCT-1 和 LSH 诱导所致。具体目标 2(K99 指导阶段) 将研究与多巴胺代谢相关的基因甲基化是否在机械上参与 MB- 增强的 PQ 神经毒性。具体目标 3(R00 独立阶段)中提出的研究将探索 长期接触农药引起的组蛋白 H3 甲基化和乙酰化的改变。最后,具体 目标 4(R00 独立阶段)将研究 DNA 甲基化组的整体变化,以响应长期 术语农药暴露。该项目旨在进一步发展我的研究计划并实现战略目标 通过表观基因组学研究将环境影响与疾病联系起来,以实现 NIEHS 的目标 培养下一代环境科学家。拟议的研究将实现这些目标 促进我的独立研究事业的发展。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Short-term oral atrazine exposure alters the plasma metabolome of male C57BL/6 mice and disrupts α-linolenate, tryptophan, tyrosine and other major metabolic pathways.
短期口服阿特拉津暴露会改变雄性 C57BL/6 小鼠的血浆代谢组,并扰乱 α-亚麻酸、色氨酸、酪氨酸和其他主要代谢途径。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2014-12-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Lin, Zhoumeng;Roede, James R;He, Chunla;Jones, Dean P;Filipov, Nikolay M
  • 通讯作者:
    Filipov, Nikolay M
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