Journal of mucopolysaccharidosis and rare diseases
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제2권2호
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pp.46-49
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2016
Achondroplasia is autosomal dominant genetic disease and fibroblast growth factor receptor 3 (FGFR3) is currently known to be the only gene that causes achondroplasia. Gain-of function mutation in fibroblast-growth-factor-receptor 3 (FGFR3) causes the disease and C-type natriuretic peptide (CNP) antagonizes FGFR3 downstream signaling by inhibiting the pathway of mitogen-activated protein kinase (MAPK). As FGFR3-related skeletal dysplasias are caused by growth attenuation of the cartilage, chondrocytes appear to be unique in their response to FGFR3 activation. However, the full spectrum of molecular events by which FGFR3 mediates its signaling is just beginning to emerge. This article summaries the mechanisms of FGFR3 function in skeletal dysplasias, the extraordinary cellular manifestations of FGFR3 signaling in chondrocytes, and finally, the progress toward therapy for ACH.
Kim, Hak-Jae;Joung, In-Sil;Nah, Seong-Su;Lee, Kyu-Hoon;KimKwon, Yun-Hee;Chung, Joo-Ho;Hong, Seung-Jae
Molecular & Cellular Toxicology
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제3권2호
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pp.85-89
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2007
Efficient gene delivery to specific tissues, such as inflammatory and cancerous tissues, is currently a major concern in disease treatment. The human transferrin receptor (hTR) has been detected in the synovium and fibroblast-like synoviocytes (FLS), which raises the possibility that expression of hTR is associated with the pathogenesis of rheumatoid arthritis (RA). To investigate whether the hTR is a useful target for gene transduction into the FLS of RA patients, recombinant adenoviruses with wildtype fiber (AdLac) and transferrin peptide-tagged fiber (Tf-AdLac) were used. The hTR expression level in FLS was notably increased by basic fibroblast growth factor (bFGF). Gene transduction to FLS was significantly higher by the hTR-targeted adenovirus than by the AdLac adenovirus, and treatment of the FLS with bFGF resulted in increased gene transduction by Tf-AdLac. Taken together, these data support Tf-AdLac as a new strategy for gene transduction in the treatment of RA patients.
Aging in mammals, including humans, is accompanied by loss of bone and muscular function and mass, characterized by osteoporosis and sarcopenia. Although resistance exercise training (RET) is considered an effective intervention, its effect is blunted in some elderly individuals. Fibroblast growth factor (FGF) and its receptor, FGFR, can modulate bone and muscle quality during aging and physical performance. To elucidate this possibility, the FGFR inhibitor NVP-BGJ398 was administrated to C57BL/6n mice for 8 weeks with or without RET. Treatment with NVPBGJ398 decreased grip strength, muscular endurance, running capacity and bone quality in the mice. FGFR inhibition elevated bone resorption and relevant gene expression, indicating altered bone formation and resorption. RET attenuated tibial bone resorption, accompanied by changes in the expression of relevant genes. However, RET did not overcome the detrimental effect of NVP-BGJ398 on muscular function. Taken together, these findings provide evidence that FGFR signaling may have a potential role in the maintenance of physical performance and quality of bone and muscles.
Thanatophoric dysplasia (TD) is a short-limb neonatal dwarfism syndrome that is usually lethal in the perinatal period. It is characterized by shortening of the limbs, severely small thorax, large head with a prominent forehead, macrocephaly, curved femur, and flattened vertebral bodies. These malformations result from the mutation in fibroblast growth factor receptor 3 (FGFR-3) gene which is located on the short arm of chromosome 4. A definite diagnosis should be established by molecular genetic analysis to find out the abnormal mutations in the $FGFR3$ gene. We confirmed by detection of a R248C mutation in the $FGFR3$ gene in DNA analysis.
Objective : The aim of this study was to determine whether single nucleotide polymorphisms (SNPs) of fibroblast growth factor (FGF) 2 gene and fibroblast growth factor receptor (FGFR) genes are associated with ossification of the posterior longitudinal ligament (OPLL). Methods : A total of 157 patients with OPLL and 222 controls were recruited for a case control association study investigating the relationship between SNPs of FGF2, FGFR1, FGFR2 and OPLL. To identify the association among polymorphisms of FGF2 gene, FGFR1, FGFR2 genes and OPLL, the authors genotyped 9 SNPs of the genes (FGF2 : rs1476217, rs308395, rs308397, and rs3747676; FGFR1 : rs13317 and rs2467531; FGFR2 : rs755793, rs1047100, and rs3135831) using direct sequencing method. SNPs data were analyzed using the SNPStats, SNPAnalyzer, Haploview, and Helixtree programs. Results : Of the SNPs, a SNP (rs13317) in FGFR1 was significantly associated with the susceptibility of OPLL in the codominant (odds ratio=1.35, 95% confidence interval=1.01-1.81, p=0.048) and recessive model (odds ratio=2.00, 95% confidence interval=1.11-3.59, p=0.020). The analysis adjusted for associated condition showed that the SNP of rs1476217 (p=0.03), rs3747676 (p=0.01) polymorphisms in the FGF2 were associated with diffuse idiopathic skeletal hyperostosis (DISH) and rs1476217 (p=0.01) in the FGF2 was associated with ossification of the ligament flavum (OLF). Conclusion : The results of the present study revealed that an FGFR1 SNP was significantly associated with OPLL and that a SNP in FGF2 was associated with conditions that were comorbid with OPLL (DISH and OLF).
FGFR3 is a member of the fibroblast growth factor receptor family which interacts with fibroblast growth factors, setting in motion a cascade of downstream signals, ultimately influencing mitogenesis and differentiation. This particular family member binds acidic and basic fibroblast growth hormone and plays a role in bone development and maintenance. Accumulated evidence suggests that aberrant regulation of FGFR3 and genetic alterations are implicated in the development and progression of various cancers. Despite a high incidence of FGFR3 over-expression, no such investigation has been performed in hepatocellular carcinoma. Thus, we investigated genetic alterations of the FGFR3 gene in 73 cases of hepatocellular carcinoma by single-strand conformational polymorphism (SSCP) and sequencing. One silent mutation (A369A) was found in the extracellular domain of FGFR3, and one genetic alteration in the immunoglobulin-like III domain of FGFR3 appeared to be polymorphism. Taken together, we concluded that over-expression of FGFR3 in hepatocellular carcinoma is not associated with genetic alterations of FGFR3 gene, and we suggest that there could be another underlying mechanism of aberrant FGFR3 expression in hepatocellular carcinoma.
Fibroblast growth factor(FGF)는 세포의 성장과 이동, 분화와 생존과 관련된 여러가지 과정을 조절하는 것으로 알려져 있다. 이들의 prototype인 FGF-1과 FGF-2는 FGF receptors (FGFRs)를 통해서 세포내로 신호를 전달하는데, 두개봉합부의 조기융합을 보이는 craniosynostosis는 FGFRs중, 특히 FGFR-2의 point mutation에 의해서 야기된다. 최근 여러 보고에서 FGF/FGFR 신호전달은 골아세포의 분화에 있어 필수적인 역할을 한다고 하였으며, bFGF soaked bead를 쥐 두개골의 시상봉합부의 mid-mesenchyme과 osteogenic front부위에 적용하였을 때 osteopontin(OPN) 유전자의 발현을 유도한다고 하였다. 이에 본 연구에서는 ST-2 cell line를 이용한 in vitro실험에서 bFGF가 OPN 유전자 발현에 미치는 영향과 그 기전을 Northern blot analysis를 통해서 연구하고자 하였다. 1 ng/ml bFGF의 투여는 OPN, fibronectin 유전자 발현을 증가시켰으며, type I collagen 유전자 발현은 감소시켰으나 alkaline phosphatase 유전자 발현에는 영향을 미치지 않았다. OPN은 그 발현양상이 bFGF의 농도 증가에 따라 증가하는 양상으로 나타났으며, 시간결과에 따른 발현양상도 bFGF 투여 3시간째부터 bFGF를 투여한 군에서 대조군에 비해 높게 나타났으며 이는 24시간까지 시간의 경과에 따라 증가하는 양상을 보였다. 단백질 합성 억제제인 cycloheximide를 처리한 군에서는 OPN의 증가 양상을 보이지 않았는데 이는 bFGF에 의한 OPN유전자 발현이 새로운 전사조절 단백질 합성 등의 여러 단계를 거쳐서 일어남을 의미한다. 결론적으로 bFGF는 새로운 전사조절 단백질의 합성을 통해서 OPN 유전자 발현을 농도 및 시간 의존적으로 증가시킨다.
Ahn, Seok Min;Kim, Young Han;Baek, Jun Woo;Bae, Eun Ju;Lee, Hong Jin
Journal of Genetic Medicine
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제13권1호
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pp.46-50
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2016
Achondroplasia and hypochondroplasia are the two most common forms of short-limb dwarfism. They are autosomal dominant diseases that are characterized by a rhizomelic shortening of the limbs, large head with frontal bossing, hypoplasia of the mid-face, genu varum and trident hands. Mutations in the fibroblast growth factor receptor-3 (FGFR3) gene, which is located on chromosome 4p16.3, have been reported to cause achondroplasia and hypochondroplasia. More than 98% of achondroplasia cases are caused by the G380R mutation (c.1138G>A or c.1138G>C). In contrast, the N540K mutation (c.1620C>A) is detected in 60-65% of hypochondroplasia cases. Tests for common mutations are often unable to detect the mutation in patients with a clinical diagnosis of hypochondroplasia. In this study, we presented a case of familial hypochondroplasia with a rare mutation in FGFR3 identified by next generation sequencing.
Our previous finding that pre-initiation treatment of indole-3-carbinol (I3C) represents a chemopreventive effect in dimethylbenz[a]anthracene (DMBA)-induced mammary carcinogenesis has prompted us to test the global expression of genes at an early stage. Rats were continuously fed 300 ppm I3C in their diet at 6 weeks of age and were injected with DMBA at 7 weeks of age, and were sacrificed at 8 weeks of age. Global gene expression analysis using oligonucleotide microarrays was conducted to detect altered genes in DMBA- or DMBA plus I3C-treated mammary glands. Altered genes were identified by fold changes of 1.2 and by t-test (P<0.05) from the log ratios of the hybridization intensity of samples between control (Group 1) and DMBA (Group 2), and from those of samples between DMBA (Group 2) and DMBA plus I3C (Group 3). From these genes, we chose altered genes that were up- or down-regulated by DMBA treatment and recovered to the control level by I3C treatment. For early stage of carcinogenesis, I3C treatment induced the recovery to normal levels of several genes including cell cycle pathway (cyclin B2, cell division cycle 2 homolog A), MAP signaling pathway (fibroblast growth factor receptor 1, platelet derived growth factor receptor, beta polypeptide), and insulin signaling (protein phosphatase 1, regulatory (inhibitor) subunit 3B and flotillin 2), which were up-regulated by DMBA treatment. In addition, I3C treatment induced the recovery to normal levels of several genes including those of MAPK signaling (transforming growth factor, beta receptor 1 and protein phosphatase 3, catalytic subunit, beta isoform), which were down-regulated by DMBA treatment. These results suggest that the targeting of these genes presents a possible approach for chemoprevention in DMBA-induced mammary carcinogenesis.
Periodontal ligament(PDL) cells have been known as playing an important roles in periodontal regeneration and gingival fibroblasts are also important to periodontal regeneration by forming connective tissue attachment. There were rare studies about the gene expression patterns of PDL cells and gingival fibroblasts, therefore in this study, we tried cDNA microarray-based gene expression monitoring to explain the functional differences of PDL cells and gingival fibroblasts in vivo and to confirm the characteristics of PDL cells. Total RNA were extracted from PDL cells and gingival fibroblasts of same person and same passages, and mRNA were isolated from the total RNA using Oligotex mRNA midi kit(Qiagen) and then fluorescent cDNA probe were prepared. And microarray hybridization were performed. The gene expression patterns of PDL cells and gingival fibroblasts were quite different. About 400 genes were expressed more highly in the PDL cells than gingival fibroblasts and about 300 genes were more highly expressed in the gingival fibroblasts than PDL cells. Compared growth factor- and growth factor receptor-related gene expression patterns of PDL cells with gingival fibroblasts, IGF-2, IGF-2 associated protein, nerve growth factor, placental bone morphogenic protein, neuron-specific growth- associated protein, FGF receptor, EGF receptor-related gene and PDGF receptor were more highly expressed in the PDL cells than gingival fibroblasts. The results of collagen gene expression patterns showed that collagen type I, type III, type VI and type VII were more highly expressed in the PDL cells than gingival fibroblasts, and in the gingival fibroblasts collagen type V, XII were more highly expressed than PDL cells. The results of osteoblast-related gene expression patterns showed that osteoblast specific cysteine-rich protein were more highly expressed in the PDL cells than gingival fibroblasts. The results of cytoskeletal proteins gene expression patterns showed that a-smooth muscle actin, actin binding protein, smooth muscle myosin heavy chain homolog and myosin light chain were more highly expressed in the PDL cells than gingival fibrobalsts, and ${\beta}-actin$, actin-capping protein(${\beta}$ subunit), actin- related protein Arp3(ARP) and myosin class I(myh-1c) were more highly expressed in the gingival fibroblasts than PDL cells. Osteoprotegerin/osteoclastogenesis inhibitory factor(OPG/OCIF) was more highly expressed in the PDL cells than gingival fibroblasts. According to the results of this study, PDL cells and gingival fibroblasts were quite different gene expression patterns though they are the fibroblast which have similar shape. Therefore PDL cells & gingival fibroblasts are heterogeneous populations which represent distinct characteristics. If more studies about genes that were differently expressed in each PDL cells & gingival fibroblasts would be performed in the future, it would be expected that the characteristics of PDL cells would be more clear.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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