Characterizing the mechanistic basis for sex-dimorphic responses to retinoic acid signaling in the developing brain

表征发育中大脑对视黄酸信号的性别二态性反应的机制基础

基本信息

  • 批准号:
    10607935
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.36万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-06-30 至 2025-06-29
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary/Abstract Sex hormones and sex chromosome genes instruct development of sex-specific features during neurodevelopment, including differences in somatic gene expression and gray matter volume. Together, these developmental programs lead to fundamental differences at the molecular, cellular, and tissue level between males and females. While some neurological disorders have clear links to X chromosome genes, such as Rett Syndrome and Fragile X Syndrome, other disorders including Autism show sex-biased penetrance with no clear genetic mechanism. This proposal aims to address the mechanistic basis of sex-dimorphic transcriptional responses to retinoic acid signaling in the developing brain. Retinoic acid signaling is indispensable for modulating gene regulatory programs that orchestrate proper nervous system development, and recent work has shown that the Autism risk gene FOXP1 is upregulated in response to retinoic acid signaling. Preliminary studies have shown specific upregulation of FOXP1 in response to retinoic acid signaling in female cortical organoids, and not in males. This project will similarly leverage stem cell-derived cortical organoids to model neurodevelopment in vitro to better understand the molecular basis of sex-dimorphic phenotypes upon exposure to retinoic acid. Aim 1 will characterize sex-dimorphic genome wide expression changes in response to retinoic acid. Male and female organoids will be treated with vitamin A, the precursor to retinoic acid, and used for scRNA-seq. This dataset will uncover genes upregulated specifically in female organoids in response to retinoic acid. Additionally, I will identify cell types in both male and female organoids that exhibit the greatest gene expression changes in response to retinoic acid, lending insight into cell type-specific sensitives to retinoic acid during neurodevelopment. In Aim 2, the relationship between dosage of X-linked lysine demethylase KDM5C and retinoic acid-induced sex-specific gene regulatory programs will be characterized. Knockdown of KDM5C in female stem cell-derived organoids and subsequent genome-wide changes in H3K4 methylation, which is demethylated by KDM5C, will be determined by CUT&Tag. A putative enhancer at the FOXP1 locus coincides with H3K4me3 marks, and KDM5C-dependent methylation at this genomic site will be of particular importance. The impact of KDM5C knockdown on retinoic acid-induced FOXP1 expression will then be interrogated by immunohistochemistry. Together, these experiments will further our understanding of the intersection of epigenetics, gene expression, and cell signaling pathways during neurodevelopment, providing an an important mechanistic basis for sex-dimorphic developmental programs. This will further our understanding of the etiology of neurodevelopmental disorders with sex-biased penetrance, while uncovering potential candidates for therapeutic interventions.
项目概要/摘要 性激素和性染色体基因指导性别特异性特征的发育 神经发育,包括体细胞基因表达和灰质体积的差异。在一起,这些 发育程序导致分子、细胞和组织水平上的根本差异 男性和女性。虽然一些神经系统疾病与 X 染色体基因有明显的联系,例如 Rett 综合症和脆性 X 综合症以及自闭症等其他疾病的外显率存在性别偏见,但没有 明确的遗传机制。该提案旨在解决性别二态性转录的机制基础 发育中的大脑对视黄酸信号的反应。视黄酸信号传导对于 调节基因调控程序,协调适当的神经系统发育,以及最近的工作 研究表明,自闭症风险基因 FOXP1 响应视黄酸信号而上调。初步的 研究表明,女性皮质中 FOXP1 响应视黄酸信号而特异性上调 类器官,而不是男性。该项目将类似地利用干细胞衍生的皮质类器官来建模 体外神经发育,以更好地了解性别二态性表型的分子基础 接触视黄酸。目标 1 将表征响应中性别二态性全基因组表达变化 至视黄酸。男性和女性类器官将使用维生素 A(视黄酸的前体)进行处理,并且 用于 scRNA 测序。该数据集将揭示女性类器官中特异性上调的基因 至视黄酸。此外,我将确定男性和女性类器官中表现出最大的细胞类型 基因表达因视黄酸而变化,有助于深入了解细胞类型特异性的敏感性 神经发育过程中的视黄酸。在目标2中,X-连锁赖氨酸的剂量之间的关系 去甲基化酶 KDM5C 和视黄酸诱导的性别特异性基因调控程序将得到表征。 女性干细胞衍生类器官中 KDM5C 的敲低以及随后 H3K4 的全基因组变化 由 KDM5C 去甲基化的甲基化将通过 CUT&Tag 测定。假定的增强剂 FOXP1 基因座与 H3K4me3 标记重合,并且该基因组位点处的 KDM5C 依赖性甲基化将被 特别重要。 KDM5C 敲低对视黄酸诱导的 FOXP1 表达的影响将 然后通过免疫组织化学进行询问。总之,这些实验将进一步加深我们对 神经发育过程中表观遗传学、基因表达和细胞信号通路的交叉, 为性别二态性发育计划提供重要的机制基础。这将进一步推动我们 了解具有性别偏见外显率的神经发育障碍的病因,同时揭示 治疗干预的潜在候选者。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ 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 }}

Kelsey Hennick其他文献

Kelsey Hennick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 }}

相似国自然基金

儿童脊柱区腧穴针刺安全性的发育解剖学及三维数字化研究
  • 批准号:
    82360892
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
寰枢椎脱位后路钉棒内固定系统复位能力优化的相关解剖学及生物力学研究
  • 批准号:
    82272582
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于次生乳管网络结构发育比较解剖学和转录组学的橡胶树产胶机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于垂体腺瘤海绵窦侵袭模式的相关膜性解剖学及影像学研究
  • 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
亚热带典型阔叶树种径向生长的解剖学特征及其碳分配调控机制
  • 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

相似海外基金

Neuroprotective Potential of Vaccination Against SARS-CoV-2 in Nonhuman Primates
SARS-CoV-2 疫苗对非人灵长类动物的神经保护潜力
  • 批准号:
    10646617
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 4.36万
  • 项目类别:
Neuroimaging to investigate mechanisms underlying changes in Intake of high energy dense foods and alcohol from pre to post bariatric surgery
神经影像学研究减肥手术前后高能量密度食物和酒精摄入量变化的机制
  • 批准号:
    10639188
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 4.36万
  • 项目类别:
Mechanisms of Economic Decisions in Mice
小鼠经济决策机制
  • 批准号:
    10587316
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 4.36万
  • 项目类别:
Towards the identification of a mesoscale neural systems logic underlying innate behaviors
识别先天行为背后的中尺度神经系统逻辑
  • 批准号:
    10734660
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 4.36万
  • 项目类别:
Concurrent high resolution calcium imaging and fMRI reveal intra anterior cingulate cortex neuronal activity and large-scale brain network connectivity in healthy and nicotine-addicted mice
并行高分辨率钙成像和功能磁共振成像揭示了健康和尼古丁成瘾小鼠的前扣带皮层神经元活动和大规模脑网络连接
  • 批准号:
    10576010
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 4.36万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了