EFTUD2基因通过mTOR信号通路影响成骨和软骨细胞发育与功能的分子机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81873667
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0712.骨转换、骨代谢异常及钙磷代谢异常
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Growth is the basic element of human health. Genetic defects and associated syndromes are the hot spots of current research. With the huge progress in DNA sequencing technique especially the advance in next generation sequencing, the possibility for detection of potential genetic defects is ever increasing, and mandibulofacial dysostosis and microcephaly (MFDM, MIM#610536) was luckily in the line. MFDM also known as mandibulofacial dysostosis, Guion-Almeidatype (MFDGA), caused by genetic mutation of elongation factor Tu GTP-binding domain-containing 2 (EFTUD2) gene mutation, usually characterized by a wide spectrum of congenital anomalies, including micrognathia, malar hypoplasia, dysplastic ears with or without conductive hearing loss, microcephaly, limb defects, short stature and so on, while, its pathogenesis is still in exploring.. We used Whole Exon Sequencing technique to detect the potential genetic defects in a Chinese children and found a novel EFTUD2 gene mutation c.1030_1031delTG (p.Trp344fs*2). We then used Zebrafish as a study model, we first studied the expression profile and found that EFTUD2 gene was widely expressed in zebrafish at both early and adult stages; transient disruption of the gene resulted in a 6-fold increase in larval deformity, while rescue significantly decreased the incidence of deformity. Dysplasia in multiple bones or even otolith loss was present, and the deformities of the upper jaw and jaw bones observed in adult heterozygous zebrafish were similar to those recorded in human survivors. . We down regulated the expression of EFTUD2 gene in human calvarial osteoblasts (HCOs) and articular chondrocytes (HC-a) through specific short hairpin RNAs (shRNA) , we found that the expression of the ALP, COL1A1, OPN and SOX9 genes associated with cell differentiation was inhibited, the normal proliferation of the HCO and HC-a was disrupted, calcium deposition significantly and consistently decreased without evident calcific nodules in the shRNA-treated groups. We then further sequenced the mRNA using RNA_Seq technique in the above groups and found significantly increased splicing of EIF4B, RPS6KB2, MLST8, STRADB and so on, while all these genes are the key elements of mTOR pathway which have robust evidences involving osteogenesis. . Based on the above evidence, We will further generate EFTUD2 over-expression zebrafish, p.T rp344fs * 2 mutant zebrafish, and analyze the characteristics of phenotype changes in bone growth, development, and study the corresponding changes of mTOR pathways and the other key genes involving bone development after EFTUD2 abnormal regulation both in zebrafish and HCO, HCA cells, and finally we will explore the mTOR pathway negative regulatory factor PTEN intervention effects on above Zebrafish and cell lines, unveil the bone malformations mechanism caused by the EFTUD2 defects and to provide the clinical clues for potential intervention.
生长相关遗传缺陷及其综合征是研究热点,下颌面骨发育不全并小头畸形综合征(MFDM)是其中之一,致病机制不详。我们首次发现MFDM致病基因EFTUD2新发突变(p.Trp344fs*2),该基因短时敲减和长时敲除斑马鱼模型纯合子早期死亡,杂合子颅面等骨畸形;EFTUD2基因下调导致人颅骨成骨(HCO)和关节软骨(HCA)细胞增殖受显著抑制,凋亡增加,钙化结节生成受抑;mRNA剪切差异分析发现骨发育枢纽分子mTOR通路相关基因RPS6KB2、MLST8、STRADB等可变剪切显著增加。我们进一步构建EFTUD2过表达、p.Trp344fs*2突变体斑马鱼,分析骨骼生长、发育等表型特征,研究EFTUD2调控对斑马鱼和HCO、HCA细胞mTOR通路及其他骨发育调控关键基因的影响,探究mTOR通路负性调控因子PTEN干预作用,较完整揭示EFTUD2缺陷致骨发育畸形机制,为临床提供潜在的干预线索。

结项摘要

生长是儿童健康的基本要素,遗传缺陷及其导致的关联综合征是研究的热点,下颌面骨发育不全并小头畸形综合征(MFDM)是其中之一,致病机制不详。我们首次发现MFDM致病基因EFTUD2新发突变(p.Trp344fs*2),围绕EFTUD2基因通过mTOR信号通路影响成骨和软骨细胞发育与功能的分子,我们先后构建EFTUD2基因短时敲减、过表达、稳定敲除斑马鱼,观察生理表型变化,系统研究了EFTUD2基因突变对骨骼发育、听力形成的影响,并采用骨骼细胞进行了验证,分析了骨细胞分化发育调控经典通路基因及mTOR信号通路基因的相应时空表达变化特征,与斑马鱼的早期总体死亡率、畸形率、骨骼发育变化间的关联性;初步阐明了EFTUD2基因变异致骨骼发育的机制以及人工挽救干预的潜在效果。本研究项目共发表SCI论文共4篇(总IF 23.265),培养毕业博士研究生1名、硕士研究生1名。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
EFTUD2 gene deficiency disrupts osteoblast maturation and inhibits chondrocyte differentiation via activation of the p53 signaling pathway
EFTUD2基因缺陷通过激活p53信号通路破坏成骨细胞成熟并抑制软骨细胞分化
  • DOI:
    10.1186/s40246-019-0238-y
  • 发表时间:
    2019-12-05
  • 期刊:
    HUMAN GENOMICS
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Wu, Jing;Yang, Yi;Luo, Feihong
  • 通讯作者:
    Luo, Feihong
Novel NPR2 Gene Mutations Affect Chondrocytes Function via ER Stress in Short Stature.
新的 NPR2 基因突变通过内质网应激影响身材矮小的软骨细胞功能
  • DOI:
    10.3390/cells11081265
  • 发表时间:
    2022-04-08
  • 期刊:
    CELLS
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Li, Qiuyue;Fan, Xin;Lu, Wei;Sun, Chengjun;Pei, Zhou;Zhang, Miaoying;Ni, Jinwen;Wu, Jing;Yu, Fa-Xing;Luo, Feihong
  • 通讯作者:
    Luo, Feihong
Comprehensive analysis of clinical spectrum and genotype associations in Chinese and literature reported KBG syndrome.
中文及文献报道KBG综合征临床谱及基因型关联性综合分析
  • DOI:
    10.21037/tp-20-385
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    Translational pediatrics
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Li Q;Sun C;Yang L;Lu W;Luo F
  • 通讯作者:
    Luo F
Clinical severity prediction in children with osteogenesis imperfecta caused by COL1A1/2 defects.
COL1A1/2缺陷所致成骨不全儿童的临床严重程度预测
  • DOI:
    10.1007/s00198-021-06263-0
  • 发表时间:
    2022-06
  • 期刊:
    Osteoporosis international : a journal established as result of cooperation between the European Foundation for Osteoporosis and the National Osteoporosis Foundation of the USA
  • 影响因子:
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部分性DiGeorge异常三例临床特征及分子诊断
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  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
    刘芳;曹云;罗飞宏;王晓川
  • 通讯作者:
    王晓川

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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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