Functional analysis of ESRP1/2 and CTNND1 gene variants in orofacial cleft
ESRP1/2和CTNND1基因变异在口面裂中的功能分析
基本信息
- 批准号:10565102
- 负责人:
- 金额:$ 67.59万
- 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:2023-02-15 至 2028-01-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AddressAlgorithmsAlternative SplicingAnteriorBenignBiological AssayBiologyBirthCandidate Disease GeneCell LineCellular AssayComplexComputing MethodologiesContractsDataDefectDevelopmentEmbryoEpitheliumFaceGenesGeneticGenetic studyHealthcareHeritabilityHumanHuman GeneticsIn VitroInjectionsKnock-outKnowledgeLarge-Scale SequencingLevel of EvidenceMediatingMesenchymalMesenchymeMessenger RNAModelingMorphogenesisMusMutationOutcomePalatePathogenesisPathogenicityPatientsPeridermPhenotypeProtein IsoformsRegulationReporter GenesResearch SupportRiskSchemeSignal TransductionStatistical MethodsStructural Congenital AnomaliesStructureSurfaceTestingTissuesTranscriptTransfectionTransgenic OrganismsTranslatingVariantWorkZebrafishclinically actionablecohortcraniofacialcraniofacial developmentde novo mutationexomegenetic disorder diagnosisgenetic variantgenome sequencingin vitro Modelin vivoinsightmutantoral cavity epitheliumorofacial cleftoverexpressionparalogous generare variantresponserisk variantscreeningtranscriptome sequencingtranscriptomic profiling
项目摘要
Technical abstract
Genetic study of orofacial clefts (OFC) is foundational to genetics of congenital structural
birth defects. Most OFC cases are non-syndromic and involve complex genetic
mechanisms that are yet to be fully elucidated. Currently, genetic diagnosis for cleft
anomalies is hampered by two critical knowledge gaps. First, genes essential for
palate formation are incompletely identified. Second, even when the cleft risk genes are
associated, algorithms used to impute deleterious from benign gene variants via
computational and statistical methods remain unreliable. There is a critical need to
translate genome sequencing to clinically actionable data, where functional studies
provide the highest-level evidence to impute pathogenicity. We showed that Esrp1 and
its paralog Esrp2 (hereafter Esrp1/2) operate in the periderm of mouse and zebrafish to
regulate craniofacial development. Esrp1/2 mediates alternative splicing of RNA
transcripts, creating epithelial isoforms that function in oral epithelium and periderm. This
proposal tests the central hypothesis that Esrp1/2 is required to generate epithelial
isoform of Ctnnd1, which maintains periderm integrity necessary for craniofacial
morphogenesis.
We will impute pathogenicity of ESRP1/2 and CTNND1 human gene variants
associated with OFC. Using completed genome sequencing projects and projects in
progress, we curate large numbers of ESRP1, ESRP2 and CTNND1 gene variants to
ascertain their function. We employ complementary in vivo zebrafish esrp1/2 mutant
assay and in vitro Esrp1/2 murine Py2T cell lines to optimize rigor of approach. We
will also discover and functionally validate Esrp-regulated genes, using zebrafish
epithelial transgenic reporter lines. We discovered that Esrp1/2 regulates alternative
splicing of CTNND1 and will functionally interrogate human CTNND1 gene variants in
the zebrafish ctnnd1 mutant in a rescue assay.
The expected outcome of this project is to gain mechanistic insights by
leveraging genome sequencing data associated with orofacial cleft cohorts, to
functionally analyze ESRP1/2 and CTNND1 gene variants in craniofacial development.
We will also identify and functionally validate Esrp-regulated genes acting in the
periderm. This work will have broader impact by elucidating how regulation of RNA
alternative splicing and cell signaling mechanisms are important in periderm and
craniofacial morphogenesis.
技术摘要
口面裂 (OFC) 的遗传学研究是先天性结构遗传学的基础
出生缺陷。大多数 OFC 病例都是非综合征性的,并且涉及复杂的遗传因素
机制尚未完全阐明。目前,唇裂的基因诊断
异常现象受到两个关键知识差距的阻碍。首先,基因必不可少
上颚的形成尚未完全确定。其次,即使裂解风险基因是
相关的算法用于通过以下方式从良性基因变异中推断出有害基因变异
计算和统计方法仍然不可靠。迫切需要
将基因组测序转化为临床可操作的数据,其中功能研究
提供最高级别的证据来估算致病性。我们证明了 Esrp1 和
其旁系同源物 Esrp2(以下简称 Esrp1/2)在小鼠和斑马鱼的周皮中发挥作用
调节颅面发育。 Esrp1/2 介导 RNA 选择性剪接
转录物,产生在口腔上皮和周皮中发挥作用的上皮亚型。这
该提案测试了中心假设,即 Esrp1/2 是生成上皮细胞所必需的
Ctnnd1 亚型,维持颅面所需的周皮完整性
形态发生。
我们将估算 ESRP1/2 和 CTNND1 人类基因变异的致病性
与 OFC 相关。使用已完成的基因组测序项目和项目
随着进展,我们整理了大量的 ESRP1、ESRP2 和 CTNND1 基因变体
确定它们的功能。我们采用互补的体内斑马鱼 esrp1/2 突变体
测定和体外 Esrp1/2 鼠 Py2T 细胞系,以优化方法的严谨性。我们
还将利用斑马鱼发现 Esrp 调节基因并对其进行功能验证
上皮转基因报告系。我们发现 Esrp1/2 调节替代
CTNND1 的剪接,并将在功能上询问人类 CTNND1 基因变异
救援试验中的斑马鱼 ctnnd1 突变体。
该项目的预期成果是通过以下方式获得机械见解
利用与口面裂队列相关的基因组测序数据,
对颅面发育中的 ESRP1/2 和 CTNND1 基因变异进行功能分析。
我们还将鉴定并在功能上验证 Esrp 调控的基因
周皮。这项工作将通过阐明 RNA 的调控方式产生更广泛的影响
选择性剪接和细胞信号传导机制在周皮和
颅面形态发生。
项目成果
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