NDUFA1 retrocopy引起菱脑融合畸形的致病作用及机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81701128
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0901.神经系统发育与代谢异常
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Rhombencephalosynapsis (RES) is a rare cerebellar malformation presenting motor and cognitive impairment with an unknown aetiology. So far, there is no useful treatment for RES. In a rare isolated RES case, we had identified NDUFA1 retrocopy as a novel candidate causative variation, which might function in neurodevelopment as an essential component of mitochondrial complex I, by whole exome sequencing. We confirmed that the patient carries only one NDUFA1 retrocopy, which is composed of whole coding sequence region and partial untranslated region as a retrotransposed product of NDUFA1 mRNA, indicating a doubled copy number of NDUFA1 gene. The NDUFA1 retrocopy had been proven with a transposed insertion into intron 29 of VARS gene without an alteration of expression level and splicing pattern of VARS mRNA. Functional study showed a significantly increased expression of NDUFA1 mRNA and a dramatically elevated enzymatic activity of mitochondrial complex I to 3SD higher than reference mean in the patient’s peripheral blood cells, revealing a NDUFA1 gain-of-function mechanism in the pathogenesis of RES. As NDUFA1 is very sensitive to dosages, which is highly conserved between children and adults with little individual difference, we speculated that the elevated NDUFA1 expression level and enzymatic activity caused by NDUFA1 retrocopy would increase energy production, disturb cell apoptosis, and lead to RES finally. To further interpret the involvement of NDUFA1 retrocopy and NDUFA1 gain-of-function in the pathogenesis of RES, we intend to construct NDUFA1/Ndufa1 overexpression cell lines to evaluate the mitochondrial function, ATP level, cell survival and apoptosis of neural cells. Moreover, we also intend to construct Ndufa1 overexpression caused RES mouse model by the efficient PiggyBac transgenic technique to investigate the expression and function of Ndufa1 gene, observe the anatomical changes in the midbrain and hindbrain, and assess motor and cognitive behaviors in terms of both heterozygous and homozygous transgenic model compared with wild-type mice. Our project aims to demonstrate the pathogenetic role of NDUFA1 retrocopy and NDUFA1 gain-of-function mechanism, provide evidence for precise diagnosis and genetic counseling, and establish new platforms of cell and animal model for RES study.
菱脑融合(RES)是罕见小脑发育畸形,机制不明,临床表现为运动障碍,无有效治疗方案。我们前期全外显子组测序首次发现神经发育相关的线粒体呼吸链复合酶I基因NDUFA1 retrocopy为疑似病因。预实验证实患儿携带1个拷贝的NDUFA1 retrocopy,为mRNA逆转录产物,引起NDUFA1拷贝数增加。NDUFA1 retrocopy插入VARS基因内含子,对其mRNA表达和剪接无明显影响,但NDUFA1自身mRNA表达和蛋白功能显著上调。NDUFA1高度保守,对剂量敏感,推测NDUFA1 retrocopy获得功能引起能量增加、细胞凋亡受阻致病。本项目正构建NDUFA1/Ndufa1过表达细胞和小鼠模型,拟分析神经细胞存活和凋亡、线粒体数目和形态以及ATP水平,比对野生、杂合、纯合小鼠中后脑形态和结构、运动和认知功能,以验证推测。本项目将首证RES病因和机制,为精准诊治提供科学依据。

结项摘要

菱脑融合畸形(RES)是罕见的小脑发育畸形,临床表现为运动和认知障碍,其发病机制尚不明了,尚无有效治疗方案。本项目前期全外显子组测序首次发现神经发育相关的线粒体呼吸链复合酶I基因NDUFA1 retrocopy为疑似病因。预实验证实患儿携带1个拷贝的NDUFA1 retrocopy,为mRNA逆转录产物,引起NDUFA1拷贝数增加。NDUFA1 retrocopy插入VARS基因29号内含子,对其mRNA表达和剪接无明显影响,但NDUFA1自身mRNA表达和蛋白功能显著上调。NDUFA1基因高度保守,对剂量敏感,推测NDUFA1 retrocopy获得功能引起能量增加、细胞凋亡受阻致病。.本项目成功构建了NDUFA1/Ndufa1过表达细胞、小鼠和斑马鱼模型,实验结果显示过表达细胞NDUFA1/Ndufa1酶活性升高、细胞存活率降低、凋亡细胞数目无明显差异,但SK-N-SH细胞和N2a细胞ATP浓度以及细胞增殖和迁移能力不完全相符;Ndufa1过表达小鼠中后脑外观、运动和认知能力暂未见明显异常;ndufa1过表达斑马鱼存活率降低、生长发育缺陷、运动神经元发育障碍、运动功能异常。.由于上述部分实验结果不能完全吻合,因此NDUFA1 retrocopy引起RES的作用及分子机制暂未能完全明确,还需后续进一步补充实验获取更多证据支撑NDUFA1 retrocopy获得功能为RES病因和机制,正在计划进行深入研究。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
'Isolated' germline mosaicism in the phenotypically normal father of a girl with X-linked hypophosphatemic rickets
一名患有 X 连锁低磷血症性佝偻病的女孩的表型正常的父亲存在“孤立的”种系嵌合现象
  • DOI:
    10.1530/eje-19-0472
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    EUROPEAN JOURNAL OF ENDOCRINOLOGY
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Lin, Yunting;Cai, Yanna;Liu, Li
  • 通讯作者:
    Liu, Li
Chinese family with Blau syndrome: Mutated NOD2 allele transmitted from the father with de novo somatic and germ line mosaicism
患有布劳综合征的中国家庭:突变的NOD2等位基因从父亲遗传而来,具有从头体细胞和种系嵌合现象
  • DOI:
    10.1111/1346-8138.15563
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    J Dermatol
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yunting Lin;Chunhua Zeng;Xiaodan Chen;Taolin Li;Huazhen Liu;Hongsheng Liu;Hao Hu;Li Liu
  • 通讯作者:
    Li Liu
A novel homozygous splice-site variant of NCAPD2 gene identified in two siblings with primary microcephaly: The second case report
在患有原发性小头畸形的两个兄弟姐妹中发现了 NCAPD2 基因的新型纯合剪接位点变异:第二份病例报告
  • DOI:
    10.1111/cge.13559
  • 发表时间:
    2019-07-01
  • 期刊:
    CLINICAL GENETICS
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Lin, Yunting;Zeng, Chunhua;Liu, Li
  • 通讯作者:
    Liu, Li
Molecular and clinical characteristics of monogenic diabetes mellitus in southern Chinese children with onset before 3 years of age
中国南方3岁以下儿童单基因糖尿病分子及临床特征
  • DOI:
    10.1136/bmjdrc-2020-001345
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    BMJ OPEN DIABETES RESEARCH & CARE
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Lin, Yunting;Sheng, Huiying;Li, Xiuzhen
  • 通讯作者:
    Li, Xiuzhen
Novel variants and uncommon cases among southern Chinese children with X-linked hypophosphatemia
中国南方X连锁低磷血症儿童的新变异和罕见病例
  • DOI:
    10.1007/s40618-020-01240-6
  • 发表时间:
    2020-04-06
  • 期刊:
    JOURNAL OF ENDOCRINOLOGICAL INVESTIGATION
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Lin, Y.;Xu, J.;Liu, L.
  • 通讯作者:
    Liu, L.

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  • 期刊:
    生命科学研究
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  • 作者:
    谭志平;江琛;项荣;林云婷
  • 通讯作者:
    林云婷
143例Citrin缺陷导致婴儿肝内胆汁淤积症血浆氨基酸谱分析
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    国际检验医学杂志
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  • 作者:
    蔡燕娜;彭敏芝;林云婷;江敏妍
  • 通讯作者:
    江敏妍

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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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