Project 3: Translational Genomics of Hyperuricemia
项目3:高尿酸血症的转化基因组学
基本信息
- 批准号:10263206
- 负责人:
- 金额:$ 40.26万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2012
- 资助国家:美国
- 起止时间:2012-09-20 至 2024-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:APOL1 geneAffectAfrican AmericanAnimal ModelApicalBiochemicalBiologicalBiological ModelsChronic Kidney FailureCodeComplementary DNADNA ResequencingDataData SetDevelopmentDoseEpithelial PhysiologyEtiologyEventGene Expression RegulationGenesGeneticGenetic MarkersGenetic Predisposition to DiseaseGenetic RiskGenetic TranscriptionGenetic VariationGenomic SegmentGenotypeGoalsGoutHaplotypesHomeostasisHumanHyperuricemiaIndividualInvestigationKidneyKidney DiseasesKnowledgeLinkMeasuresMediatingMendelian randomizationMinorityMolecularOrganoidsPRKAG2 genePathway interactionsPhosphotransferasesPhysiologyPopulationPredispositionProteinsRecordsRegulator GenesRenal functionResearchResourcesRoleSeriesSerumSignal PathwaySignal TransductionSingle Nucleotide PolymorphismSystemTestingTissuesTranslational ResearchTubular formationUntranslated RNAUrateUric AcidVariantXenopus oocytebasebiobankcausal variantcomorbiditydisease phenotypefunctional genomicsgenetic approachgenetic associationgenetic regulatory proteingenetic variantgenome wide association studygenome-widehigh riskhuman modelhuman stem cellsinsightkidney cellnovelresponse to injurytherapeutic targettooltraffickingtraittranslational approachtranslational geneticstranslational genomicsurate transporterwhole genome
项目摘要
PROJECT SUMMARY
Chronic kidney disease (CKD) is strongly associated with hyperuricemia (HU) and gout; however, the causal
relationship is unclear. Of >30 urate genes identified in genome-wide association studies (GWAS), ten are
also associated with CKD. Genetic variation in urate transporters (e.g., SLC2A9, encoding the GLUT9
transporter) has been implicated in HU and gout; however, exact causal genes and their mechanisms are
unclear. The regulatory effects on GLUT9 and other urate transporters and signaling networks associated with
HU and CKD are highly relevant to understanding the functional genomics of HU and its causality with CKD.
Furthermore, APOL1 protein, linked to the genetic risk of CKD in African Americans, is co-expressed with
GLUT9, and our data suggest an association of APOL1 genotype on serum urate (sUA).Our goal is to fill these
key knowledge gaps by unraveling the molecular relationship between HU and CKD. To achieve this, we
propose key translational genetic and functional studies, using cutting-edge translational physiology
and genetics. In Aim 1 we will screen and characterize regulatory proteins (including APOL1) implicated in both
HU and CKD to identify functional interactions with urate transport. To accomplish this we will first examine the
effects on urate transport in co-expression with GLUT9 and other urate transporters in Xenopus oocytes. This
approach has already revealed novel physiology for the digenic TMEM171/174 locus, with inhibition of
basolateral GLUT9 by TMEM171 and of apical URAT1 transport by TMEM174. Multiple resequencing resources
will be screened for uncommon penetrant coding variants in these regulatory genes, segregating with extremes
in sUA; functional effects of these variants will then be characterized. In Aim 2 we propose state-of-the-art
genetic approaches using very large, publicly available data sets to discover the causality and shared genetic
etiology of HU and CKD. To determine the relative importance of shared genetic and/or environmental
contributions to HU and CKD, we will quantify directly the genome-wide marker-based genetic and environmental
correlation between sUA and eGFR/CKD using multivariate Bayesian whole genome regression (WGR). To
ascertain specific genes and pathways jointly contributing to HU and eGFR/CKD we will estimate the genetic
correlation in genomic regions using WGR. We will investigate a causal role of urate-raising genetic variants in
reduced renal function; this will be formally tested by Mendelian randomization. Finally, there is a major unmet
need for a genetically tractable model of human urate homeostasis. Our group has shown that human stem-cell-
derived kidney cells self-organize into human kidney organoids that functionally recapitulate tissue-specific
epithelial physiology. In Aim 3 we will utilize this system to study CKD- and HU-associated genes, first analyzing
the role of a regulatory SNP in the TMEM171/174 locus and the individual roles of TMEM171 and TMEM174 in
renal tubular urate physiology. Completion of the project will yield novel tools for translational urate research and
novel insight into shared pathways in CKD and HU, suitable for therapeutic targeting.
项目概要
慢性肾脏病 (CKD) 与高尿酸血症 (HU) 和痛风密切相关;然而,因果关系
关系不清楚。在全基因组关联研究 (GWAS) 中发现的超过 30 个尿酸基因中,有 10 个是
也与 CKD 相关。尿酸盐转运蛋白的遗传变异(例如,SLC2A9,编码 GLUT9)
转运蛋白)与 HU 和痛风有关;然而,确切的因果基因及其机制是
不清楚。对 GLUT9 和其他尿酸盐转运蛋白以及与相关的信号网络的调节作用
HU 和 CKD 对于理解 HU 的功能基因组学及其与 CKD 的因果关系高度相关。
此外,APOL1 蛋白与非裔美国人的 CKD 遗传风险相关,与
GLUT9 和我们的数据表明 APOL1 基因型与血清尿酸 (sUA) 存在关联。我们的目标是填补这些空白
通过阐明 HU 和 CKD 之间的分子关系来弥补关键知识差距。为了实现这一目标,我们
利用尖端的转化生理学提出关键的转化遗传和功能研究
和遗传学。在目标 1 中,我们将筛选和表征与这两个相关的调节蛋白(包括 APOL1)
HU 和 CKD 以确定与尿酸盐转运的功能相互作用。为了实现这一点,我们将首先检查
爪蟾卵母细胞中与 GLUT9 和其他尿酸盐转运蛋白共表达对尿酸盐转运的影响。这
该方法已经揭示了双基因 TMEM171/174 基因座的新生理学,具有抑制
TMEM171 影响基底外侧 GLUT9,TMEM174 影响顶端 URAT1 运输。多种重测序资源
将筛选这些调控基因中不常见的渗透编码变异,并与极端情况分离
在南美航空;然后将表征这些变体的功能效果。在目标 2 中,我们提出了最先进的
遗传方法使用非常大的公开数据集来发现因果关系和共享遗传
HU 和 CKD 的病因学。确定共享遗传和/或环境的相对重要性
对 HU 和 CKD 的贡献,我们将直接量化基于全基因组标记的遗传和环境
使用多元贝叶斯全基因组回归 (WGR) 分析 sUA 与 eGFR/CKD 之间的相关性。到
确定共同导致 HU 和 eGFR/CKD 的特定基因和途径,我们将估计遗传
使用 WGR 确定基因组区域的相关性。我们将研究尿酸升高基因变异的因果作用
肾功能下降;这将通过孟德尔随机化进行正式测试。最后,还有一个重大未满足的问题
需要一种基因上易于处理的人类尿酸盐稳态模型。我们的研究小组已经证明,人类干细胞
衍生的肾细胞自组织成人类肾脏类器官,在功能上重演组织特异性
上皮生理学。在目标 3 中,我们将利用该系统研究 CKD 和 HU 相关基因,首先分析
TMEM171/174 基因座中调节性 SNP 的作用以及 TMEM171 和 TMEM174 在
肾小管尿酸盐生理学。该项目的完成将为转化尿酸盐研究和研究提供新的工具。
对 CKD 和 HU 共享途径的新见解,适合治疗靶向。
项目成果
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专著数量(0)
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