Protein tyrosine phosphatase non-receptor 14 in vascular stability and remodeling

蛋白酪氨酸磷酸酶非受体 14 在血管稳定性和重塑中的作用

基本信息

项目摘要

ABSTRACT The vascular system is critical to life, infusing each organ of the body with oxygen and nutrients, and transporting and interacting with immune cells that protect the body. In the adult, maintenance of an intact vascular endothelium is under strict homeostatic control to prevent edema or hemorrhage. Wounding or tissue hypoxia can result in angiogenesis and vascular remodeling. The process of vascular homeostasis is highly regulated and involves many molecular players acting in concert. Under disease conditions, orchestration of these molecular processes may go awry. This is especially true in rare Mendelian disorders that are caused by mutations in key components of this machinery, such as Hereditary Hemorrhagic Telangiectasia (HHT), which is caused by loss of function mutations in ENG, ACVRL1, or SMAD4. Understanding the molecular underpinnings that regulate vascular homeostasis is critical to many diseases, including susceptibility to, and recovery from, acute lung injury and COVID-19. Here, we will investigate the role of protein tyrosine phosphatase non-receptor, type 14 (PTPN14) as a critical player in regulation of both blood and lymphatic vessel homeostasis. We previously showed that genetic variation within the PTPN14 gene associates with pulmonary arteriovenous malformations (AVMs) in HHT patients, and human genetics studies suggest a role for PTPN14 in lymphatic development and homeostasis. PTPN14 is an antagonist of YAP signaling and we have shown that it supports ALK1(ACVRL1)/SMAD4 signaling. We have identified several cis-eQTL in the PTPN14 gene that associated with PTPN14 expression and with the presence of pulmonary AVM in HHT, suggesting that PTPN14 expression levels influence AVM incidence. We have also identified two rare non- synonymous PTPN14 SNPs that segregate with AVMs and we will also determine how these affect PTPN14 function and molecular interactions with SMAD4 and YAP/TAZ. We will use human engineered microvessels under flow conditions to investigate the effects of PTPN14 knockdown or mutation, with or without ENG or ACVRL1 knockdown, on endothelial cell, size, proliferation, migration, alignment with flow, and vascular permeability under differing flow conditions. Finally, we will use our Cre-mediated Ptpn14-loxp allele, generated in-house, to investigate development of vascular and lymphatic malformations that result from genetic loss of Ptpn14 in endothelial or parenchymal cells in vivo, and examine how PTPN14 interacts with the BMP9- endoglin-ALK1 signaling pathway to modulate formation of AVMs in vivo. We will generate tamoxifen-inducible cell type-specific Ptpn14-/- and investigate how this affects developmental angiogenesis, pathological angiogenesis in wounded cornea, and vascular beds of adult lung, skin, liver, gut and brain. We will also investigate the effects of Ptpn14DiEC on Eng+/-, EngDiEC phenotypes to determine how these genes interact in vivo. Blood flow in the lung and potential arteriovenous malformations will be assessed using our new Quantum GX2 micro-CT imager obtained through an S10 grant.
抽象的 血管系统对生命至关重要,将身体的每个器官注入氧气和营养素,以及 与保护人体的免疫细胞运输和相互作用。在成年人中,保持完整 血管内皮受到严格的稳态控制,以防止水肿或出血。受伤或组织 缺氧会导致血管生成和血管重塑。血管稳态的过程很高 受监管并涉及许多演唱会演奏的分子玩家。在疾病条件下,编排 这些分子过程可能会出错。在罕见的孟德尔疾病中尤其如此 该机械的关键组成部分中的突变,例如遗传性出血性毛细血管扩张(HHT) 是由ENG,ACVRL1或SMAD4中功能突变丧失引起的。了解分子 调节血管稳态的基础对许多疾病至关重要,包括对和 从急性肺损伤和共同19中恢复。在这里,我们将研究蛋白酪氨酸的作用 磷酸酶非受体,14型(PTPN14)作为血液和淋巴管调节的关键参与者 船只体内平衡。我们先前表明,PTPN14基因中的遗传变异与 HHT患者的肺动脉畸形(AVM)和人类遗传学研究表明作用 用于PTPN14在淋巴发育和稳态中。 PTPN14是YAP信号的拮抗剂,我们 已经表明它支持ALK1(ACVRL1)/SMAD4信号传导。我们已经确定了几个CIS-EQTL PTPN14基因与PTPN14表达以及HHT中肺AVM的存在相关, 表明PTPN14表达水平会影响AVM的发生率。我们还确定了两个罕见的非 - 与AVMS分离的同义PTPN14 SNP,我们还将确定这些SNP如何影响PTPN14 功能和分子相互作用与SMAD4和YAP/TAZ。我们将使用人类工程的微血管 在流动条件下,以研究PTPN14敲低或突变的影响,有或没有ENG或 ACVRL1敲低,在内皮细胞上,大小,增殖,迁移,与流量排列和血管 在不同流动条件下的渗透性。最后,我们将使用我们的CRE介导的PTPN14-LOXP等位基因,生成 内部,研究因遗传丧失而导致的血管和淋巴畸形的发展 在体内内皮或实质细胞中的PTPN14,并检查PTPN14如何与BMP9-相互作用 Endoglin-Alk1信号传导途径调节体内AVM的形成。我们将产生他莫昔芬诱导 细胞类型特异性PTPN14 - / - 并研究这如何影响发育性血管生成,病理学 成年肺,皮肤,肝脏,肠道和脑的受伤角膜和血管床的血管生成。我们也会 研究PTPN14DIEC对ENG +/-的影响,以确定这些基因在中的相互作用 体内。肺中的血流和潜在的动静脉畸形将使用我们的新来评估 通过S10赠款获得的量子GX2 Micro-CT成像器。

项目成果

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