GRIN2A基因突变导致特发性全面性癫痫的机制及对抗癫痫药物反应性影响的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81871015
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万
  • 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:
    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

N-methyl-D-aspartate receptor (NMDAR) is one of ionotropic glutamate receptors, playing critical roles in excitatory synaptic transmission, plasticity and excitotoxicity in CNS. GRIN2A gene, encoding GluN2A subunit of NMDAR, was proved to be one of the pathogenic genes for idiopathic focal epilepsy and early onset epileptic encephalopathy. Our previous studies identified GRIN2A mutations in the patients with idiopathic generalized epilepsy (IGE), suggesting a pathogenic effect of GRIN2A mutations in IGE. However, the mechanism of the phenotypic variants is unclear to date. It has been demonstrated that GRIN2A mutations caused the functional changes of NMDAR and affected the trafficking of GluN2A through different pathways, which is possible one of factors causing different phenotypes. This project will select the novel GRIN2A mutations identified in IGEs, and analyze the changes of NMDAR function and neuronal excitability using the whole-cell clamp patch. The subcellular localization of GluN2A and the viability of neurons will be analyzed using immunofluorescence and Western blotting. It will reveal the relationship of genotype-phenotype-functional type and the molecular pathogenic mechanism of GRIN2A mutations in IGE. Our previous studies also indicated the patients with IGE had different responses to anti-epileptic drugs (AEDs). The different drug responses after GRIN2A mutations bring difficulties about the choice of AEDs in clinic. We will further explore the changes of NMDAR function and neuron viability using different AEDs, and analyze the influence of GRIN2A mutations on the sensitivity of AEDs, providing the evidence for the precise therapy in the patients with IGE and GRIN2A mutations.
N-甲基-D-天门冬氨酸受体(NMDAR)是神经元兴奋性突触传递的重要调节结构。已发现编码NMDAR的GluN2A亚基的GRIN2A基因突变与特发性局灶性癫痫和早发性癫痫性脑病有关。我们前期研究首次在特发性全面性癫痫(IGE)患者中发现GRIN2A基因突变,且患者对抗癫痫药的敏感性不同,提示GRIN2A突变可导致包括IGE在内的癫痫谱系疾病,突变后NMDAR功能和GluN2A转运的差异可能是表型和疗效不一的基础。本项目将选取IGE患者中新的GRIN2A基因突变,采用膜片钳研究突变后NMDAR功能和神经元兴奋性变化,采用免疫荧光和Western杂交观察GluN2A亚细胞定位,分析基因型-表型-功能型关系,揭示GRIN2A基因突变在IGE中的致病机理;通过观察GRIN2A突变后不同抗癫痫药作用下NMDAR功能变化,探讨突变对抗癫痫药物反应性的影响,为IGE的精准治疗提供新的理论依据。

结项摘要

已结题项目的研究结果为:(1)在313例特发性全面性癫痫(IGE)患者中发现3例携带未见报道的新GRIN2A错义突变:c.1770A>G/p.K590N,c.2636A>G/p.K879R,c.3199C>T/p.R1067W。基因负荷分析证实GRIN2A突变在IGE中的频率显著高于一般人群。晶体结构分析发现其改变了与周围残基的氢键数量。(2)膜片钳电生理分析显示GluN1/GluN2A-R1067W NMDARs电流密度比野生型高31%,GluN1/GluN2A-K590N和GluN1/GluN2A-K879R NMDARs电流密度无显著增加。三个突变体的Mg2+阻滞作用和谷氨酸效能、甘氨酸效能无明显改变。免疫荧光分析发现GluN2A-K879R和GluN2A-R1067W NMDARs表面/总相对密度显著增加。生物素化标记评估发现,GluN2A细胞表面表达显著增加。故GRIN2A突变引起IGE的机理为NMDAR功能增强。(3)基因型-表型-功能型关系研究发现GRIN2A表型轻重与突变的功能型无关,而与功能改变严重程度存在量-效关系:谷氨酸和甘氨酸效能增加5倍以上的突变,引起严重的癫痫性脑病;增加2倍以下的突变引起特发性癫痫。表型的严重程度与突变所在亚分子区域有关:位于GluN2A M2-M4的突变,氨基末端和配体结合区的突变表型轻。(4) 药效学研究发现,丙戊酸和拉莫三嗪可抑制NMDAR功能,纠正GRIN2A突变的功能增强。(5) 在致病基因筛选中,发现了BSN和CHD4为癫痫的新致病基因。. 项目已达到计划要点的研究目标。研究成果发现了GRIN2A的新表型,阐明了其导致IGE的机制和GRIN2A的基因型-表型-功能型的关系,发现了新的癫痫致病基因。对于诠释GRIN2A突变的致病机理、为IGE的精准诊治提供新的理论依据。已完成了人才培养目标,发表论文3篇。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
CHD4 variants are associated with childhood idiopathic epilepsy with sinus arrhythmia
CHD4 变异与儿童特发性癫痫伴窦性心律失常相关
  • DOI:
    10.1111/cns.13692
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    CNS Neuroscience & Therapeutics
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Liu Xiao-Rong;Ye Ting-Ting;Zhang Wen-Jun;Guo Xuan;Wang Jie;Huang Shao-Ping;Xie Long-Shan;Song Xing-Wang;Deng Wei-Wen;Li Bing-Mei;He Na;Wu Qian-Yi;Zhuang Min-Zhi;Xu Meng;Shi Yi-Wu;Su Tao;Yi Yong-Hong;Liao Wei-Ping
  • 通讯作者:
    Liao Wei-Ping
Variants inBSNgene associated with epilepsy with favourable outcome
BSN 基因变异与癫痫相关且预后良好
  • DOI:
    10.1136/jmg-2022-108865
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Medical Genetics
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Tingting Ye;Jiwei Zhang;Jie Wang;Song Lan;Tao Zeng;Huaili Wang;Xuelian He;Bing-Mei Li;Weiwen Deng;Wei-Ping Liao;Xiao-Rong Liu
  • 通讯作者:
    Xiao-Rong Liu
GRIN2A Variants Associated With Idiopathic Generalized Epilepsies
GRIN2A 变异与特发性全身性癫痫相关
  • DOI:
    10.3389/fnmol.2021.720984
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Frontiers in Molecular Neuroscience
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Liu XR;Xu XX;Lin SM;Fan CY;Ye TT;Tang B;Shi YW;Su T;Li BM;Yi YH;Luo JH;Liao WP
  • 通讯作者:
    Liao WP

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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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