NMDA受体GRIN1基因新生突变p.L655Q在癫痫发病中的作用及其机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81801279
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0913.神经电活动异常与发作性疾病
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The N-methyl-D-aspartate receptors (NMDARs) are ligand-gated ionotropic glutamate receptors that play important roles in synaptic plasticity and normal brain development. Recent advances in next-generation whole exome sequencing technologies show NMDAR mutations are responsible for a significant number of epilepsy cases while it stays unknown how the mutations contribute to the patients’ phenotypes and the mechanism of the disease development. We report a de novo GRIN1 missense mutation (p. L655Q) in a patient with refractory epilepsy. Previous study has shown the mutant L655Q enhanced agonist potency (glutamate and glycine) and prolonged synaptic-like response time course. We intent to study the effects of L655Q mutation on protein stability with computational technology and use various methods to evaluate the receptor gating, trafficking, neurotoxicity and synaptic plasticity, such as molecular biology techniques, electrophysiologic recordings and so on. Our study aims to assess the genotype-phenotype relationships and find out the the possible mechanism of the epileptic seizure development with in vivo and in vitro experiments. Moreover, a number of NMDAR-targeted drugs including FDA-approved NMDAR channel blockers will be evaluated for their ability to inhibit receptors containing L655Q as a first step to exploring the potential for rescue pharmacology and personalized medicine.
N-甲基-D-门冬氨酸(NMDA)受体是由配体门控的离子型谷氨酸能受体,在突触可塑性及中枢神经系统发育过程中具有关键作用。随着全外显子测序技术的发展,临床上大量癫痫相关病例被证明与NMDA受体基因突变相关,但这些突变通过何种机制影响患者的临床表现并使疾病发生发展尚不明确。我们在难治性癫痫患儿上发现了NMDA受体GRIN1基因新生突变p.L655Q。前期研究显示L655Q突变使NMDA受体对激动剂谷氨酸和甘氨酸的效能增强,并延长其类突触反应时程。本课题拟进一步用计算机分析L655Q突变受体蛋白结构稳定性的变化,通过分子生物学、电生理学等方法测定突变对NMDA受体功能、蛋白膜表达、细胞形态学、突触可塑性等方面的影响,从体内和体外实验来探究L655Q突变与癫痫之间的关系与机制。此外,我们尝试评估FDA批准的NMDA受体拮抗药物的疗效与作用,为探寻潜在的个体化治疗药物提供线索和理论依据。

结项摘要

N-甲基-D-门冬氨酸(NMDA)受体是由配体门控的离子型谷氨酸能受体,在突触可塑性及中枢神经系统发育过程中具有关键作用。临床上大量癫痫相关病例被证明与NMDA受体基因突变相关,但这些突变通过何种机制影响患者的临床表现并使疾病发生发展尚不明确。我们在难治性癫痫患儿身上发现了NMDA受体GRIN1基因新生突变p.L655Q,并首次对其进行功能学评估。电生理学记录提示含有GluN1-L655Q突变的NMDA受体对激动剂(谷氨酸和甘氨酸)的效能增强、通道去活化时程延长,这说明L655Q为功能增强性突变,可使NMDA受体过度活化、促进神经兴奋性毒性,导致患者出现癫痫症状。分子动力学模拟结果显示L655Q突变使受体中GluN1亚基的稳定性降低,使GluN2A亚基的pre-M1结构域原子活动度增强,提示这可能是导致NMDA受体功能增强的机制。GRIN1-L655Q knock-in小鼠的纯合子存在胚胎致死效应,杂合子小鼠海马区神经活动增强、对药物致痫更易感(PTZ,NMDA,kainic acid)并存在焦虑样行为,进一步证实GluN1-L655Q突变是导致患者出现癫痫的原因。分子生物学实验提示杂合子小鼠海马区组织NMDA各亚基(GluN1、GluN2A、GluN2B)的表达均增高,这可能是导致其药物致痫敏感和焦虑样表现的原因。我们评估了大量NMDA受体拮抗剂对GluN1-L655Q突变受体的抑制效果,并最终选择美金刚尝试治疗小鼠。经美金刚长期治疗,杂合子小鼠的药物致痫易感性和焦虑样行为得到显著缓解,为探寻潜在的个体化治疗药物提供线索和理论依据。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Perilesional white matter integrity in drug-resistant epilepsy related to focal cortical dysplasia
局灶性皮质发育不良相关耐药性癫痫病灶周围白质完整性
  • DOI:
    10.1016/j.seizure.2021.07.027
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Seizure-European Journal of Epilepsy
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Jin Bo;Lv Zhijun;Chen Wei;Wang Chao;Aung Th;ar;Chen Wenjuan;Wang Meiping;Wang Shan;Chen Cong;Ding Fang;Geng Yu;Wang Shuang
  • 通讯作者:
    Wang Shuang
Inferring the Individual Psychopathologic Deficits with Structural Connectivity in a Longitudinal Cohort of Schizophrenia
推断精神分裂症纵向队列中个体精神病理缺陷与结构连通性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Sun Yi;Zhang Zhe;Kakkos Ioannis;Matsopoulos George K;Yuan Jingjia;Suckling John;Xu Luoyi;Cao Shuxia;Chen Wenjuan;Hu Xingyue;Li T;Sim Kang;Qi Peng;Sun Yu
  • 通讯作者:
    Sun Yu
iTRAQ-Based Proteomic Analysis of Dentate Gyrus in Temporal Lobe Epilepsy With Hippocampal Sclerosis
基于 iTRAQ 的海马硬化颞叶癫痫齿状回蛋白质组学分析
  • DOI:
    10.3389/fneur.2020.626013
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Frontiers in Neurology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Xiao W;Yang Z;Yan X;Feng L;Long L;Tu T;Deng N;Chen W;Xiao B;Long H;Zeng Y
  • 通讯作者:
    Zeng Y

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  • 作者:
    王林杰;张剑锋;李志利;王惠娟;陈文娟;刘书娟;何思扬;吴锋
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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