核修饰基因YARS2与线粒体tRNASer(UCN) 7511T>C突变互作致聋机制的研究

基本信息
批准号:81600817
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:18.00
负责人:郑静
学科分类:
依托单位:浙江大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:付勇,孙吉吉,陈潮,高泽文,马尔哈巴·艾山江
关键词:
母系遗传性耳聋致病机制线粒体tRNA突变核修饰基因
结项摘要

Deafness is the most common sensory disorder, and more than 50% of cases of deafness are due to genetic factors. Mutations in the mitochondrial DNA are one of the important causes of maternally transmitted deafness. Our previous data showed that nuclear modifier gene YARS2 may modulate the phenotypic manifestation of tRNASer(UCN) 7511T>C mutation. However, the pathogenesis of deafness caused by mitochondrial tRNA mutations is poorly understood. The aim of this study is to further understand the molecular pathogenesis of deafness associated with mitochondrial tRNA mutations. First, we will analyze the effects of YARS2 G191V mutation on mitochondrial dysfunction associated with tRNASer(UCN) 7511T>C mutation based on the lymphocytes lines derived from the deafness individuals with 7511T>C mutation and controls in a large Chinese deafness pedigree. Secondly, the cell models of knock-down or overexpress of YARS2 with 7511T>C mutation will be constructed to assess the interaction between the nuclear and mitochondrial genome associated with maternally transmitted deafness. Thus, the success of this project will help to define the role of nuclear modifier genes in the molecular pathogenesis of deafness caused by mitochondrial dysfunction, and provide valuable information for development of intervention for inherited deafness.

耳聋是临床上最常见的疾病之一,超过50%的患者是由遗传因素造成的。线粒体DNA突变是母系遗传性耳聋的重要原因之一,核修饰基因可能参与线粒体DNA突变相关表型的表达。前期工作中,我们鉴定了核修饰基因YARS2 G191V突变可能作为修饰因子调控tRNASer(UCN) 7511T>C突变相关耳聋表型表达。本项目拟在此基础上,以源自tRNASer(UCN) 7511T>C突变中国耳聋家系的永生淋巴细胞系为模型,研究核修饰基因YARS2对携带tRNASer(UCN) 7511T>C突变细胞线粒体功能的影响;通过YARS2基因过表达和敲减,构建核修饰基因与线粒体tRNASer(UCN) 7511T>C突变相互作用的细胞模型,进一步阐明线粒体tRNA基因与核基因互作致聋机制。本项目的完成将有助于诠释核基因与线粒体基因互作相关线粒体功能异常的分子致聋基础,为遗传性耳聋的干预和治疗提供新的理论基础。

项目摘要

耳聋是临床上最常见的疾病之一,超过50%的患者是由遗传因素造成的。线粒体DNA突变是母系遗传性耳聋的重要原因之一,核修饰基因可能参与线粒体DNA突变相关表型的表达。前期工作中,我们鉴定了核修饰基因YARS2 c.572G>T突变可能作为修饰因子调控tRNASer(UCN) 7511T>C突变相关耳聋表型表达。本研究首先以源自m.7511T>C和YARS2 c.572G>T突变的中国耳聋家系的永生淋巴细胞系为模型,发现m.7511T>C和YARS2 c.572G>T突变分别引起tRNASer(UCN)和tRNATyr的代谢异常,协同作用造成线粒体翻译缺陷,呼吸链复合体酶活性降低,严重影响线粒体呼吸以及氧化磷酸化等线粒体功能,ROS水平上升,线粒体膜电位水平下降,ATP合成降低,细胞凋亡水平上升,最终导致严重的细胞功能障碍。其次,通过YARS2基因过表达尝试修复m.7511T>C和YARS2 c.572G>T突变导致的线粒体功能障碍。结果表明,YARS2 c.572G>T突变降低了了YARS2蛋白的表达水平和稳定性,但不影响其线粒体定位。携带m.7511T>C和YARS2 c.572G>T突变的YARS2过表达细胞株的线粒体氧耗速率得到修复、复合体I酶活显著上升、ATP 水平增加、膜电势上升、ROS 值降低,一定程度上修复了m.7511T>C和YARS2 c.572G>T突变导致的线粒体功能障碍。在此基础上,建立了m.7511T>C和YARS2 c.572G>T突变相关的iPS细胞模型并进行了相关线粒体功能分析。结果发现,携带上述突变的iPS细胞的线粒体ATP合成,线粒体ROS水平,线粒体膜电势无显著差异,但YARS2 c.572G>T纯合突变iPS细胞的细胞凋亡水平上升。本研究进一步诠释了核基因YARS2与线粒体tRNASer(UCN)基因互作相关线粒体功能异常的分子致聋基础,为遗传性耳聋的干预和治疗提供新的理论基础。同时,也为我们后期线粒体疾病组织特异性研究奠定了基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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