人肝脏发育过程中CYP3A基因亚型选择性表达的表观遗传调控机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81273581
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3510.药物代谢与药物动力学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Cytochrome P450 3A(CYP3A)metabolizes more than 60% of all clinically used drugs. Two enzymes, CYP3A4 and CYP3A7, are differentially expressed in liver at different developmental ages. The differences in catalytic activity and gene expression of CYP3A4 and CYP3A7 in liver lead to differences in drug disposition and action between pediatric and adult patients. Children are not "miniature adults". However, the mechanisms that control the developmental expression of the CYP3A genes in liver remain understood. The knowledge gap prevents us to develop strategies for age-dependent adjustments on drugs for pediatric patients. Our previous study showed that histone modifications such as dimethylation of histone H3 lysine 4 (H3K4me2) is associated with CYP3A4 and CYP3A7 mRNA expression during human liver development. Thus, we hypothesize that epigenetic mechanisms may be involved in transcriptional regulation of CYP3A4 and CYP3A7 ontogenic expression in liver. In this study, we plan to determine:1) the associations of histone modifications in the promoter region of CYP3A4 and CYP3A7 with nucler receptors (PXR, CAR, FXR, HNF4 and HNF1) or CYP3A4 and CYP3A7 expression in liver at different developmental ages; 2) the effects of siRNA-targeting nucler receptors (or histone-modifying enzymes) on CYP3A4 and CYP3A7 expression in liver at different developmental ages; 3) the interaction between histone-modifying enzymes and nucler receptors. This study will help us understand the molecular mechanisms underlying selective expression of CYP3A isoforms during human liver development in the field of epigenetics. Once the mechanisms are defined, the knowledge will help us to develop strategies for drug safe use in pediatric patients.
在个体发育不同阶段,药物代谢酶CYP3A4和CYP3A7在肝脏中基因表达和酶活性的不同,导致成人和儿童在药物代谢和效应上的差异,从而儿童用药不是成人"缩小版"。然而,调控CYP3A基因亚型选择性表达的分子机制仍不清楚。我们前期工作发现,组蛋白赖氨酸甲基化修饰如H3K4me2与人不同发育阶段肝组织中CYP3A4、CYP3A7基因表达相关。由此提出假说:表观遗传学机制参与CYP3A4、CYP3A7基因表达的转录调控。本课题拟研究:1)人肝脏发育不同阶段CYP3A4/3A7基因启动子区组蛋白修饰与核受体(PXR,CAR,FXR,HNF)、CYP3A4/3A7基因表达关系;2)siRNA干扰沉默核受体或组蛋白修饰酶基因对CYP3A4/3A7转录活性的影响;3)组蛋白修饰酶与核受体的相互作用。该课题从表观遗传学的角度阐明发育过程中CYP3A基因选择性表达的确切机制对儿童安全用药具有非常重要的意义。

结项摘要

在个体发育过程中,肝脏Ⅰ相药物代谢酶CYP3A4和CYP3A7的选择性表达以及Ⅱ相代谢酶UGT1A1的动态表达会导致成人与儿童在药物代谢和效应上的差异,从而影响儿童和成人的临床治疗。因此,阐明发育过程中药物代谢酶基因表达模式的确切机制对儿童患者安全用药有非常重要的意义。本研究旨在探讨人肝脏发育过程中CYP3A4/7在发育中表达转换以及UGT1A1发育表达的调控机制。结果表明:①人肝脏发育过程中存在CYP3A不同亚型的发育转换:出生前以CYP3A7表达为主,出生后以CYP3A4表达为主,UGT1A1在胎儿期低表达而出生后表达逐渐升高。②核受体PXR, CAR, RXR, CEBPB, PPARA, HNF1A及HNF4A表达在出生后显著增加,并且与 CYP3A4/3A7的选择性表达有关。成人肝脏中HNF4A对CYP3A4的基础表达发挥决定性作用,而胎儿肝脏中GR对CYP3A7的表达调控至关重要。③肝脏发育成熟过程中,组蛋白甲基化修饰H3K4me2、H3K27me3的动态转换参与CYP3A及UGT1A1的发育表达调控。HNF4A、GR介导的CYP3A4/3A7发育表达改变可能与靶基因启动子区及增强子区的H3K4me2高度富集有关。HNF1A可能通过募集组蛋白修饰酶MLL1激活UGT1A1的转录表达。④药物诱导的CYP3A4表达与组蛋白修饰机制有关:利福平通过激活PXR并招募组蛋白甲基转移酶相关因子NCOA6和组蛋白乙酰转移酶p300至CYP3A4基因启动子区,改变组蛋白甲基化和乙酰化修饰状态而调控CYP3A4的表达。. 本项目阐述了肝脏发育过程中CYP3A7、CYP3A4的选择性表达、UGT1A1的发育表达与核受体HNF4A 、GR和HNF1A的表达以及表观修饰H3K4me2、H3K27me3的密切关系;从表观遗传修饰角度入手,拓宽了CYP3A及UGT1A1发育表达调控机制的研究,筛选出调控CYP3A4/3A7和UGT1A1发育表达的重要组蛋白修饰位点和状态,为临床个体化用药的发展提供新的分子靶点,也为儿童患者发展个体化治疗策略提供新的理论依据。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(4)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Developmental regulation of CYP3A4 and CYP3A7 in Chinese Han population
中国汉族人群CYP3A4和CYP3A7的发育调控。
  • DOI:
    10.1016/j.dmpk.2016.08.008
  • 发表时间:
    2016-12-01
  • 期刊:
    DRUG METABOLISM AND PHARMACOKINETICS
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    He, Hang;Nie, Ya-Li;Zhang, Li-Rong
  • 通讯作者:
    Zhang, Li-Rong
药物代谢酶的个体发育及表观遗传调控
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国药理学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何航;阚全程;张莉蓉
  • 通讯作者:
    张莉蓉
优降宁对CYP3A4/3A7基因启动子和增强子区组蛋白甲基化修饰及其转录的影响简
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    药学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李世刚;陈钰龙;阚全程;张莉蓉
  • 通讯作者:
    张莉蓉

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  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
    杨杰;蔡芸;王睿;阚全程
  • 通讯作者:
    阚全程

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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

        graph TD
          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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