Molecular functions of human zinc transporter-8 in pancreatic beta cells
人锌转运蛋白 8 在胰腺 β 细胞中的分子功能
基本信息
- 批准号:10321946
- 负责人:
- 金额:$ 49.76万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-01-01 至 2024-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AddressAutoantigensBeta CellBindingBinding ProteinsBiochemistryBiologicalBiological ModelsBiologyBiomimeticsCarrier ProteinsCell physiologyCell surfaceCellsCellular StressCellular biologyClientComplexCouplingCrystallizationCytoplasmDataDiseaseEndocrineEndoplasmic ReticulumEnsureEquilibriumExocytosisGlucoseGoalsHomeostasisHomologous GeneHousekeepingHumanHuman bodyImmunoassayIndividualInflammationInflammatoryInsulinIslets of LangerhansKnowledgeLipidsLocationMammalian CellMediatingMessenger RNAMetabolicMetalsMinorModelingMolecularMonoclonal AntibodiesNon-Insulin-Dependent Diabetes MellitusPathogenesisPlayPopulationProcessProductionProtein ConformationProtein DynamicsProteinsProteomeProteomicsPublishingQuality ControlRegulationResearchRoleSecretory VesiclesSignal TransductionSpecificityStimulusStressStructure of beta Cell of isletSurfaceTestingTimeTubeUbiquitinationVacuumZincalpha Tubulinatomic interactionsbasecross reactivitycytokineendoplasmic reticulum stressgenetic regulatory proteininsulin secretionisletloss of function mutationresponserestorationspatiotemporalzinc-binding protein
项目摘要
Abstract
Zinc is a ubiquitous biological metal found in about 10% of the eukaryotic proteome. The spatiotemporal zinc
dynamics provides crucial cellular signaling opportunities, but also challenges intracellular zinc homeostasis with
broad disease implications. Zinc transporters play a central role in regulating cellular zinc balance and subcellular
zinc distributions. Current biochemistry of zinc transporters is largely based on purified proteins in test-tubes.
However, the molecular functions of zinc transporters in mammalian cells are cell context dependent, vary with
subcellular locations and regulated by pathophysiologic stimuli. At present, we have no knowledge of in-cell
functions of endogenous zinc transporters at the molecular level. To fill in this knowledge vacuum, we will use
an islet-specific zinc transporter ZnT8 and its host cells, the insulin-producing pancreatic β-cells as a mammalian
model system to address two questions of the greatest importance to zinc biology: (i) how ZnT8-mediated zinc
transport is compartmentalized at the correct subcellular locations to perform intended tasks, (ii) how the
biosynthetic burden of ZnT8 is managed by the protein quality control network that ensures clearance of
terminally damaged ZnT8 under cell stress. The second question is not directly related to zinc transport, but has
a profound impact on β-cell biology with implications in pathogenesis of type-2 diabetes. Our prior studies have
uncovered functional coupling of ZnT8 and insulin in two critical cellular processes, glucose-stimulated insulin
secretion and inflammation-induced unfolded protein response in the endoplasmic reticulum. The proposed
research will characterize subcellular locations and protein levels of endogenous ZnT8 in response to metabolic
and inflammatory stress (Aim-1), identify regulators of ZnT8 subcellular functions, and elucidate their mechanism
of actions (Aim-2). The proposed research will reveal unprecedented molecular details of ZnT8 subcellular
functions in molecular and cellular processes that impact cell biology of host cells, leading to a new paradigm of
in-cell molecular functions of zinc transporters in mammalian cells.
抽象的
锌是在大约10%的真核蛋白质组中发现的无处不在的生物金属
动力学提供了至关重要的细胞信号传导机会
广泛的疾病含义。
锌分布。
然而,哺乳动物细胞中锌转运蛋白的分子功能取决于细胞情境,随之而来。
亚细胞的位置,并由病理生理刺激定制。
内源性锌转运蛋白在分子水平上的功能。
胰岛特异性锌转运蛋白Znt8及其宿主细胞,胰岛素产生的胰腺β细胞作为哺乳动物
模型系统解决了两个对锌生物学最重要的问题:(i)Znt8介导的锌如何
运输在正确的亚细胞位置被压缩以执行预期的任务,(ii)
Znt8的生物合成负担由蛋白质质量控制网络管理,以确保清除
在细胞应力下终止损坏的Znt8。
对2型糖尿病的发病机理的影响对β细胞生物学有深远的影响。
在两个关键过程中,Znt8和胰岛素的未共透性功能耦合,葡萄糖刺激的胰岛素
分泌和炎症诱导的内质网中展开的蛋白质反应
研究将表征内源性Znt8的亚细胞位置和蛋白质水平,以响应代谢
和炎症应力(AIM-1),确定Znt8亚细胞功能的调节剂,并阐明其机制
动作(AIM-2)。
分子和细胞过程中的功能会影响宿主细胞的细胞生物学,从而导致新的范式
哺乳动物细胞中锌转运蛋白的细胞内分子功能。
项目成果
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