Epigenetics of Down Syndrome

唐氏综合症的表观遗传学

基本信息

  • 批准号:
    10200867
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 75.16万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-09-13 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Achieving a better understanding of the pathogenesis of Down syndrome (DS; trisomy 21) is important for improving the quality of life of people with DS and for understanding major phenotypes, including intellectual disability, autoimmunity, cardiac defects, Alzheimer’s disease, and cancer susceptibility and resistance, which are prominent in DS and are also highly relevant to the general population. Recently we carried out epigenetic profiling, focusing on DNA methylation, in grey matter and purified neurons and glial cells from autopsy brains, as well as T-lymphocytes, from individuals with DS vs. matched normal controls. We found highly recurrent DS-specific differences in methylation patterns (DS-DM), and observed tissue-specificity of the DS-DM, onset of the altered methylation patterns at the fetal stage, and altered mRNA expression (DS-DE) of only a subset of the affected genes. We found that CpGs in specific classes of transcription factor binding sites (TFBS) were preferentially affected, implicating altered TFBS occupancy as a mechanism in shaping the patterns of DS-DM. Additionally, we carried out whole genome bisulfite sequencing (WGBS) on brains from mouse models of DS, compared to wild-type littermates, and found alterations in methylation patterns that significantly paralleled those in the human brains. Motivated by these findings, we now seek to answer three questions – all using well-controlled mouse models of DS carrying chromosomal triplications. First, to understand the molecular consequences of DS-DM we will identify DM genes in the mouse models and determine which of them have differential mRNA expression. We will address this question in purified cell types: T cells and GABAergic neurons. Second, we will test two hypotheses for the trans-acting mechanisms of DS-DM: (i) the abnormal methylation is due to over-expression of methylation pathway genes, including Dnmt3l and others, in the triplicated chromosome regions, and/or (ii) the abnormal patterns of methylation are shaped by overexpression of specific TF genes in the triplicated regions, leading to altered TFBS occupancy followed by altered CpG methylation in and around these sites. We will transfer segmental deletions and/or knockout alleles of individual genes into the DS mouse models to normalize gene dosage, and use WGBS and phenotyping to ask whether specific components of the DM and specific phenotypes are affected, respectively, in the offspring carrying the compound mutations. Third, we will apply state-of-the-art genomic assays to ask whether chromatin architecture within the cell nucleus is altered by the presence of the extra genetic material, and whether this alteration in turn affects DNA methylation, gene expression and phenotypes. Success of our project will identify effector and target genes for DS-DM and unravel the mechanisms underlying DS-DM. We expect that these data will significantly improve our understanding of DS pathogenesis and have broad implications for trans-acting genetic epigenetic interactions in other human developmental and neoplastic disorders that are associated with chromosomal aneuploidies.
更好地了解唐氏综合症(DS;21 三体)的发病机制对于 改善 DS 患者的生活质量并了解主要表型,包括智力 残疾、自身免疫、心脏缺陷、阿尔茨海默病以及癌症易感性和抵抗力, 在 DS 中很突出,并且与一般人群也高度相关。最近我们进行了表观遗传学研究。 分析,重点关注灰质中的 DNA 甲基化以及来自尸检大脑的纯化神经元和神经胶质细胞, 以及来自 DS 个体与匹配的正常对照的 T 淋巴细胞,我们发现高度复发。 甲基化模式 (DS-DM) 的 DS 特异性差异,以及观察到的 DS-DM 的组织特异性、发病情况 胎儿阶段甲基化模式的改变,以及仅一部分子集的 mRNA 表达改变 (DS-DE) 我们发现特定类别的转录因子结合位点 (TFBS) 中的 CpG 受到影响。 优先受影响,暗示 TFBS 占用的改变是塑造 DS-DM 模式的机制。 此外,我们对 DS 小鼠模型的大脑进行了全基因组亚硫酸氢盐测序 (WGBS), 与野生型同窝小鼠相比,发现甲基化模式的改变与 受这些发现的启发,我们现在试图回答三个问题——全部使用 控制良好的携带染色体三倍体的 DS 小鼠模型 首先,了解分子机制。 DS-DM 的后果 我们将鉴定小鼠模型中的 DM 基因并确定其中哪些基因具有 我们将在纯化的细胞类型中解决这个问题:T 细胞和 GABA 能细胞。 其次,我们将测试 DS-DM 反式作用机制的两个假设:(i) 异常。 甲基化是由于甲基化途径基因的过度表达,包括 Dnmt3l 和其他基因, 三重染色体区域,和/或 (ii) 甲基化的异常模式是由过度表达形成的 三重区域中特定 TF 基因的变化,导致 TFBS 占据发生改变,随后 CpG 发生改变 我们将转移这些位点内及其周围的甲基化。 将单个基因导入 DS 小鼠模型以标准化基因剂量,并使用 WGBS 和表型分析来询问 后代中 DM 的特定成分和特定表型是否分别受到影响 第三,我们将应用最先进的基因组分析来询问是否携带复合突变。 细胞核内的染色质结构因额外遗传物质的存在而改变,并且 这种改变是否会反过来影响 DNA 甲基化、基因表达和表型。 该项目将确定 DS-DM 的效应基因和靶基因,并揭示 DS-DM 的潜在机制。 预计这些数据将显着提高我们对 DS 发病机制的理解,并具有广泛的应用前景。 反式遗传表观遗传相互作用对其他人类发育和肿瘤的影响 与染色体非整倍性相关的疾病。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Hearing impairment in murine model of Down syndrome.
唐氏综合症小鼠模型的听力障碍。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Chen, Guang;Li, Li;McCall, Andrew;Ding, Dalian;Xing, Zhuo;Yu, Y Eugene;Salvi, Richard
  • 通讯作者:
    Salvi, Richard
Coat Color-Facilitated Efficient Generation and Analysis of a Mouse Model of Down Syndrome Triplicated for All Human Chromosome 21 Orthologous Regions.
毛色促进唐氏综合症小鼠模型的高效生成和分析,该模型针对所有人类 21 号染色体直系同源区域进行三次重复。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Li, Yichen;Xing, Zhuo;Yu, Tao;Pao, Annie;Daadi, Marcel;Yu, Y Eugene
  • 通讯作者:
    Yu, Y Eugene
SARS-CoV-2 Infection Causes Heightened Disease Severity and Mortality in a Mouse Model of Down Syndrome.
SARS-CoV-2 感染导致唐氏综合症小鼠模型的疾病严重程度和死亡率增加。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2024-02-28
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Pechous, Roger D;Malaviarachchi, Priyangi A;Xing, Zhuo;Douglas, Avrium;Crane, Samantha D;Theriot, Hayley M;Zhang, Zijing;Ghaffarieh, Alireza;Huang, Lu;Yu, Y Eugene;Zhang, Xuming
  • 通讯作者:
    Zhang, Xuming
{{ 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 }}

Benjamin Tycko其他文献

Benjamin Tycko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('Benjamin Tycko', 18)}}的其他基金

Identifying and characterizing functional noncoding mutations in multiple myeloma
识别和表征多发性骨髓瘤的功能性非编码突变
  • 批准号:
    10586759
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 75.16万
  • 项目类别:
DNA Elements Underlying Celiac and Crohn's Susceptibility
乳糜泻和克罗恩病易感性的 DNA 元素
  • 批准号:
    9664318
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 75.16万
  • 项目类别:
Epigenetics of Down Syndrome
唐氏综合症的表观遗传学
  • 批准号:
    9977004
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 75.16万
  • 项目类别:
Genetic-epigenetic and aging interactions at COVID- 19 host response loci in Down syndrome and mouse models
唐氏综合症和小鼠模型中 COVID-19 宿主反应位点的遗传-表观遗传和衰老相互作用
  • 批准号:
    10221384
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 75.16万
  • 项目类别:
Epigenetics of Down Syndrome
唐氏综合症的表观遗传学
  • 批准号:
    9898045
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 75.16万
  • 项目类别:
Targeting Cancer-Associated Myofibroblasts by DNA Hypomethylation
通过 DNA 低甲基化靶向癌症相关肌成纤维细胞
  • 批准号:
    8555378
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 75.16万
  • 项目类别:
Targeting Cancer-Associated Myofibroblasts by DNA Hypomethylation
通过 DNA 低甲基化靶向癌症相关肌成纤维细胞
  • 批准号:
    8256911
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 75.16万
  • 项目类别:
Epigenetic Modifiers in Down Syndrome
唐氏综合症的表观遗传修饰剂
  • 批准号:
    7976426
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 75.16万
  • 项目类别:
Optimizing MSNP for profiling DNA methylation in cancers and precursor lesions
优化 MSNP 以分析癌症和癌前病变中的 DNA 甲基化
  • 批准号:
    7660795
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 75.16万
  • 项目类别:
Optimizing MSNP for profiling DNA methylation in cancers and precursor lesions
优化 MSNP 以分析癌症和癌前病变中的 DNA 甲基化
  • 批准号:
    7902107
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 75.16万
  • 项目类别:

相似国自然基金

依恋相关情景模拟对成人依恋安全感的影响及机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
生活方式及遗传背景对成人不同生命阶段寿命及死亡的影响及机制的队列研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    56 万元
  • 项目类别:
    面上项目
成人与儿童结核病发展的综合研究:细菌菌株和周围微生物组的影响
  • 批准号:
    81961138012
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    100 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
统计学习影响成人汉语二语学习的认知神经机制
  • 批准号:
    31900778
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Uncovering Mechanisms of Racial Inequalities in ADRD: Psychosocial Risk and Resilience Factors for White Matter Integrity
揭示 ADRD 中种族不平等的机制:心理社会风险和白质完整性的弹性因素
  • 批准号:
    10676358
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 75.16万
  • 项目类别:
A HUMAN IPSC-BASED ORGANOID PLATFORM FOR STUDYING MATERNAL HYPERGLYCEMIA-INDUCED CONGENITAL HEART DEFECTS
基于人体 IPSC 的类器官平台,用于研究母亲高血糖引起的先天性心脏缺陷
  • 批准号:
    10752276
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 75.16万
  • 项目类别:
Climate Change Effects on Pregnancy via a Traditional Food
气候变化通过传统食物对怀孕的影响
  • 批准号:
    10822202
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 75.16万
  • 项目类别:
The Proactive and Reactive Neuromechanics of Instability in Aging and Dementia with Lewy Bodies
衰老和路易体痴呆中不稳定的主动和反应神经力学
  • 批准号:
    10749539
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 75.16万
  • 项目类别:
RP1 Screen 2 Prevent
RP1 屏蔽 2 预防
  • 批准号:
    10595901
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 75.16万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了