Pathogenesis of LRP6 High Bone Mass
LRP6 高骨量的发病机制
基本信息
- 批准号:10445060
- 负责人:
- 金额:$ 17.15万
- 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:2021-07-06 至 2025-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:ActinsAdultAffectAgeAmericanAmino AcidsBindingBone DevelopmentCellsClinicalCyclic AMPCyclic AMP-Dependent Protein KinasesDNA Sequence AlterationDataDefectDevelopmentDiagnosticDiseaseDistalDual-Energy X-Ray AbsorptiometryFamilyFamily memberFinite Element AnalysisForearmFractureGenerationsGenesHereditary Multiple ExostosesHip region structureHumanHyperostosisImpairmentIncisorIndividualJawLDL-Receptor Related Protein 1LaboratoriesLateralLeukocytesLigandsLipoprotein ReceptorMaxillaMediatingMissense MutationModelingMutationOsteoblastsOsteoclastsOsteogenesisOsteoporosisOsteosclerosisPathogenesisPathway interactionsPatientsPhenotypePositioning AttributeProteinsReportingResistanceRoleSignal TransductionSurfaceTooth structureUrineVertebral columnWNT Signaling PathwayWaterage effectbeta cateninbonebone cellbone massbone turnovercell motilitycell typegain of functiongirlshuman diseaseinduced pluripotent stem cellkidney celllipoprotein receptor related protein 5long bonemembermutantosteoclast progenitorpreventreceptorskeletal disorder
项目摘要
Project Summary
LRP5 encodes low-density lipoprotein receptor-related protein 5 (LRP5). When LRP5 with a Frizzled
receptor join on the surface of an osteoblast (OB) and bind a member of the Wnt family of ligands, canonical
Wnt/β-catenin signaling occurs and increases bone formation. Eleven heterozygous gain-of-function missense
mutations within LRP5 are known to prevent the LRP5 inhibitory ligands sclerostin and dickkopf1 from attaching
to LRP5's first β-propeller, and thereby explain the rare autosomal dominant (AD) skeletal disorder “high bone
mass” (HBM). LRP6 is a cognate co-receptor of LRP5 and similarly controls Wnt signaling in osteoblasts, yet
the consequences of increased LRP6-mediated signaling remained unknown, until now. We investigated two
multi-generational American families manifesting the clinical and routine laboratory features of LRP5 HBM but
without an LRP5 defect and instead carrying a heterozygous LRP6 missense mutation (c.602C>T, p.A201V or
c.553A>C, p.N185H). In both families, the LRP6 mutation co-segregated with striking generalized osteosclerosis
and hyperostosis. Clinical features shared by the seven LRP6 HBM family members and ten LRP5 HBM patients
included a broad jaw, torus palatinus, teeth encased in bone and, reportedly, resistance to fracturing and inability
to float in water. However, there were significant clinical differences between our LRP5 and LRP6 families. DXA
mean BMD Z-scores in LRP6 HBM versus LRP5 HBM were somewhat higher at the lumbar spine, and increased
with age only in the LRP6 HBM families. Absence of adult maxillary lateral incisors was reported by some
members in both LRP6 HBM families, but was not noted in LRP5 HBM. Hence, we have discovered mutations
of LRP6 that cause a dento-osseous disorder similar to LRP5 HBM, but with some differences. We want to
elucidate the mechanism of action for these LRP5 and LRP6 HBM mutations in both OBs and osteoclasts (OCs),
since recent data shows that WNT signaling is important in inhibiting OC development and function. We propose
to make induced pluripotent stem cells (iPSCs) from LRP5 and LRP6 HBM patient-derived cells (either kidney
cells from urine or blood leukocytes). We will then compare and contrast OB development and function using
LRP5 and LRP6 patient-derived iPSCs, along with control iPSCs. We will also assess Wnt signaling in OBs, for
both mutant cell types to look for subtle differences in the mechanism of disease. We will also assess the impact
of LRP5 and LRP6 mutations on OC development and function using patient-derived iPSCs, and initiate Wnt
signaling studies in both mutant cell types. Our findings will lead to a better understanding of WNT signaling in
bone development and turnover, and help guide development of better treatments for human diseases of both
high and low (i.e. osteoporosis) bone mass.
项目概要
LRP5 编码低密度脂蛋白受体相关蛋白 5 (LRP5)。
受体连接在成骨细胞 (OB) 表面并结合 Wnt 配体家族的成员,经典
Wnt/β-连环蛋白信号传导发生并增加骨形成。 11 个杂合的功能获得性错义。
已知 LRP5 内的突变会阻止 LRP5 抑制性配体 sclerostin 和 dickkopf1 的附着
LRP5的第一个β-螺旋桨,从而解释了罕见的常染色体显性(AD)骨骼疾病“高骨
Mass” (HBM) 是 LRP5 的同源共受体,并且类似地控制成骨细胞中的 Wnt 信号传导。
到目前为止,我们研究了两个 LRP6 介导的信号传导增加的后果仍然未知。
多代美国家庭表现出 LRP5 HBM 的临床和常规实验室特征,但
没有 LRP5 缺陷,而是携带杂合 LRP6 错义突变(c.602C>T、p.A201V 或
c.553A>C,p.N185H)在两个家族中,LRP6 突变与显着的全身性骨硬化症共分离。
七名 LRP6 HBM 家族成员和十名 LRP5 HBM 患者共有的临床特征。
包括宽阔的下巴、腭环、包裹在骨头中的牙齿,据报道,它具有抗骨折和无能力的能力
然而,我们的 LRP5 和 LRP6 家族之间存在显着的临床差异。
LRP6 HBM 与 LRP5 HBM 中的平均 BMD Z 分数在腰椎处稍高,并且增加
一些人报告称,仅 LRP6 HBM 家族中没有成人上颌侧切牙。
两个 LRP6 HBM 家族的成员,但在 LRP5 HBM 中未发现,因此,我们发现了突变。
LRP6 引起的牙骨疾病与 LRP5 HBM 类似,但有一些差异。
阐明 OB 和破骨细胞 (OC) 中 LRP5 和 LRP6 HBM 突变的作用机制,
因为最近的数据表明 WNT 信号传导对于抑制 OC 的发展和功能很重要。
从 LRP5 和 LRP6 HBM 患者来源的细胞(肾或肾)制造诱导多能干细胞 (iPSC)
然后我们将使用 OB 的发育和功能进行比较和对比。
LRP5 和 LRP6 患者来源的 iPSC 以及对照 iPSC 还将评估 OB 中的 Wnt 信号传导。
我们还将评估两种突变细胞类型在疾病机制中的细微差异。
使用患者来源的 iPSC 分析 LRP5 和 LRP6 突变对 OC 发育和功能的影响,并启动 Wnt
我们对两种突变细胞类型的信号传导研究将有助于更好地理解 WNT 信号传导。
骨骼发育和更新,并有助于指导开发更好的人类疾病治疗方法
高和低(即骨质疏松症)骨量。
项目成果
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