《V-ATP酶V1H調控牙和骨發育的機制研究》是依託中國人民解放軍第四軍醫大學，由段小紅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：V-ATP酶V1H調控牙和骨發育的機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：段小紅
- 依託單位：中國人民解放軍第四軍醫大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
囊泡型ATP酶（vacuolar-ATPase,V-ATPase）是調節破骨細胞功能的一個重要分子，目前已知其兩個亞單位的編碼基因與人類遺傳性的骨骼疾病或基因敲除小鼠模型的骨異常有關，並伴隨一定的牙發育異常。在前期臨床實踐中，我們收集了一個伴隨囊泡型ATP酶V1H亞單位基因突變的遺傳家系，患者表現出骨骼和牙的異常，為證明V1H亞單位的功能及其與其他亞單位的關係，擬採用CRISPR/Cas9技術構建Atp6v1h基因敲除小鼠，對其進行全身、骨骼、牙發育特徵的詳盡觀察，探討V1H亞單位在調節破骨細胞和成骨細胞生長和分化的作用，及其與其他亞單位之間的互動關係。本研究結合前期臨床發現的問題以及已有的實驗基礎提出科學問題，旨在闡明囊泡型ATPase V1H亞單位的生物學功能及其致病的機理。
結題摘要
囊泡型 ATP 酶（ vacuolar-ATPase, V-ATPase）是調節破骨細胞功能的重要分子，以往研究發現其兩個亞單位的編碼基因與人類遺傳性骨病或基因敲除小鼠模型的骨異常有關。本課題的核心在於：發現質子泵的H亞基的編碼基因ATP6V1H是一個新的調控破骨細胞功能和骨密度的重要分子。研究內容包括：1開展了1625例中國人群骨密度調查分析，發現ATP6V1H基因多態性與骨密度高低存在關聯；2通過家系研究、外顯子組測序等方法，發現ATP6V1H的基因突變伴隨異常骨骼表型； 3通過CRISPR/Cas9技術建立了Atp6v1h基因敲除小鼠，發現純合子小鼠致死，隨以雜合子小鼠為主要實驗對象展開了系列的體內和體外研究，明確該分子調控破骨細胞、成骨細胞和骨密度的機制。4 通過CRISPR/Cas9技術建立Atp6v1h基因敲除斑馬魚，再次驗證其調控骨改建的機制。5 利用以上小鼠模型和斑馬魚模型、生物信息學分析、體外模型等，最終深入研究ATP6V1H的分子特徵、在調控破骨細胞、成骨細胞和骨密度的機制。6 採用GEFOS大數據和轉錄組測序等技術，分析了ATP6V1H與質子泵其他亞基的關係，提出來多因素綜合調控骨密度的機制。以上研究證實了ATP6V1H與人骨密度存在一定的相關性、證實了ATP6V1H基因突變可導致遺傳性骨病、證實了ATP6V1H調控破骨細胞、骨髓基質細胞、成骨細胞及其相互作用，綜合調控骨密度和骨改建，且其可能與TGF-beta1、MMP9和MMP13相關。此外，我們發現ATP6V1H兩個轉錄本在結構、功能等方面不同，存在組織特異性分布，其調控顱頜骨發育的機制亦不同，也發現H亞基與囊泡型ATP酶的其他亞基如d2等存在互動，通過多種機制調控骨密度。本研究屬於原創性的研究，其科學意義在於首次對ATP6V1H在遺傳性骨病和骨密度調控方面的作用展開了系列研究，涉及人群、家系、小鼠和斑馬魚模型等體內和體外效應，有更廣泛的意義，這些結果也為研發新的抗骨質吸收藥物、提供了新的研究靶標和可能性。
