Structure-function analysis for elucidating pathogenicity of cardiac ryanodine receptor genetic variants

结构功能分析阐明心脏兰尼碱受体遗传变异的致病性

基本信息

项目摘要

Project summary The research proposed in this application is designed to elucidate the structure-function relationships of a form of exercise-induced sudden death known as catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia (CPVT), caused by mutations in the Type-2 ryanodine receptor (RyR2)/calcium release channel. RyR2 channels are required for the release of calcium (Ca2+) from intracellular stores, a process that triggers cellular functions including excitation-contraction (EC) coupling in the cardiac muscle. RyR2, along with RyR1 and RyR3, are the largest known ion channels, comprised of the four identical ~565 kDa channel-forming protomers, as well as regulatory subunits, enzymes, and their respective targeting/anchoring proteins in a macromolecular complex that exceeds three million daltons. It is known that RyR2 mutations cause arrhythmias including exercise-induced sudden death, or CPVT, and stress- induced post-translational modifications of RyR2 contribute to both CPVT and heart failure progression. The applicants have recently obtained near-atomic-level resolution cryo-electron microscopy (cryo-EM) reconstructions of Type-1 RyR (RyR1) from highly purified rabbit skeletal muscle in both the closed and the open states, defining the transmembrane pore in unprecedented detail and placing all cytosolic domains as tertiary folds, including a Ca2+ domain. Using modeling software, the structure of RyR2 has been modeled based on homology with RyR1. We propose to study the localization, structural effects, and function of at least 11 representative pathogenic CPVT mutations, in order to develop a system for understanding how pathogenic genetic variants in different regions of the channel cause clinical disease. These studies will be conducted by solving cryo-EM structures of mutant RyR2 channels and by functionally testing these mutations using a novel, high bandwidth, high-throughput lipid bilayer technology developed by our team. This technology is capable of identifying channel opening events with nanosecond resolution (compared to current single channel current resolution of millisecond resolution). We will then develop a database of all known genetic variants CPVT-associated and systematically engineer these mutations into recombinant RyR2 in order to study these channels using our novel high-throughput lipid bilayer measurement system. The data from this project will be useful for understanding the underlying mechanisms of CPVT. It will provide an approach that can be used to develop therapies for CPVT. It will advance our understanding of novel technologies for studying other diseases caused by RyR2 dysfunction and for studying other ion channels.
项目摘要 本应用程序中提出的研究旨在阐明结构功能关系 一种运动引起的猝死形式,称为儿茶酚胺能多态性心室 心动过速(CPVT),由2型ryanodine受体(RYR2)/钙释放引起 渠道。从细胞内存储中释放钙(Ca2+)需要RYR2通道,这是一个过程 这会触发细胞功能,包括心脏肌肉中的兴奋 - 收缩(EC)耦合。 ryr2, 与RYR1和RYR3一起,是最大的已知离子通道,由四个相同的〜565 kDa组成 渠道形成的原始物以及调节亚基,酶及其各自的酶 在超过三百万达尔顿的大分子复合物中靶向/锚定蛋白。我们都知道 RYR2突变会导致心律不齐,包括运动引起的猝死或CPVT和应力 - 诱导的RYR2翻译后修饰有助于CPVT和心力衰竭进展。 申请人最近获得了接近原子的分辨率冷冻电子显微镜(Cryo-EM) 封闭式和 开放状态,以前所未有的细节定义跨膜孔,并将所有胞质结构域置于 第三折,包括Ca2+域。使用建模软件,RYR2的结构已被建模 基于与RYR1的同源性。我们建议研究AT的定位,结构效应和功能 至少有11个代表性的致病性CPVT突变,以开发一个系统来理解如何 通道不同区域中的致病遗传变异引起临床疾病。这些研究将是 通过求解突变体RYR2通道的冷冻EM结构并通过功能测试 使用我们团队开发的新型,高带宽,高通量脂质双层技术的突变。 该技术能够通过纳秒分辨率识别渠道开放事件(与 当前单通道电流分辨率的分辨率)。然后,我们将开发一个数据库 已知的遗传变异CPVT相关并系统地将这些突变设计为重组 RYR2是为了使用我们新型的高通量脂质双层测量系统研究这些通道。 该项目的数据将有助于理解CPVT的基本机制。会 提供一种可用于开发CPVT疗法的方法。它将提高我们对 用于研究由RYR2功能障碍引起的其他疾病和研究其他离子引起的新技术 频道。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

暂无数据

数据更新时间:2024-06-01

ANDREW Robert MARK...的其他基金

Ryanodine receptor structure and function in heart failure
Ryanodine 受体结构和心力衰竭中的功能
  • 批准号:
    10628917
    10628917
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 76.28万
    $ 76.28万
  • 项目类别:
Summer Program for Under Represented Students (SPURS)
弱势学生暑期项目 (SPURS)
  • 批准号:
    10583050
    10583050
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 76.28万
    $ 76.28万
  • 项目类别:
Training in Cardiovascular Sciences for Under Represented Students
为代表性不足的学生提供心血管科学培训
  • 批准号:
    10669557
    10669557
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 76.28万
    $ 76.28万
  • 项目类别:
Training in Cardiovascular Sciences for Under Represented Students
为代表性不足的学生提供心血管科学培训
  • 批准号:
    10115469
    10115469
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 76.28万
    $ 76.28万
  • 项目类别:
Training in Cardiovascular Sciences for Under Represented Students
为代表性不足的学生提供心血管科学培训
  • 批准号:
    10397516
    10397516
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 76.28万
    $ 76.28万
  • 项目类别:
Calcium and the Pathophysiology of Neurodegenerative Disorders
钙与神经退行性疾病的病理生理学
  • 批准号:
    10052965
    10052965
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 76.28万
    $ 76.28万
  • 项目类别:
Calcium and the physiology of diabetes
钙与糖尿病的生理学
  • 批准号:
    10357858
    10357858
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 76.28万
    $ 76.28万
  • 项目类别:
Ryanodine Receptor Defects in Cardiomyopathy Caused by Lamin A/C Gene Mutations
Lamin A/C 基因突变引起的心肌病中的 Ryanodine 受体缺陷
  • 批准号:
    9904328
    9904328
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 76.28万
    $ 76.28万
  • 项目类别:
Calcium and the physiology of diabetes
钙与糖尿病的生理学
  • 批准号:
    9923637
    9923637
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 76.28万
    $ 76.28万
  • 项目类别:
Ryanodine Receptor Defects in Cardiomyopathy Caused by Lamin A/C Gene Mutations
Lamin A/C 基因突变引起的心肌病中的 Ryanodine 受体缺陷
  • 批准号:
    10376824
    10376824
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 76.28万
    $ 76.28万
  • 项目类别:

相似国自然基金

印记基因Nnat高甲基化编程介导父体咖啡因暴露所致的子代高胆固醇血症
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
印记基因Nnat高甲基化编程介导父体咖啡因暴露所致的子代高胆固醇血症
  • 批准号:
    82200974
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
孕期咖啡因暴露导致胎盘脂肪酸转运功能降低的发生机制及干预靶标研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
孕期咖啡因暴露导致胎盘脂肪酸转运功能降低的发生机制及干预靶标研究
  • 批准号:
    82204495
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
咖啡因调节SIRT2纠正小胶质细胞极化失衡保护早产儿脑白质损伤的作用机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Functional implications of CPVT1-associated RyR2 mutations in human cardiomyocytes
人类心肌细胞中 CPVT1 相关 RyR2 突变的功能意义
  • 批准号:
    10475205
    10475205
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 76.28万
    $ 76.28万
  • 项目类别:
Functional implications of CPVT1-associated RyR2 mutations in human cardiomyocytes
人类心肌细胞中 CPVT1 相关 RyR2 突变的功能意义
  • 批准号:
    10683999
    10683999
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 76.28万
    $ 76.28万
  • 项目类别:
Functional implications of CPVT1-associated RyR2 mutations in human cardiomyocytes
人类心肌细胞中 CPVT1 相关 RyR2 突变的功能意义
  • 批准号:
    10298481
    10298481
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 76.28万
    $ 76.28万
  • 项目类别:
Project 2 (Bers)
项目2(Bers)
  • 批准号:
    10677715
    10677715
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 76.28万
    $ 76.28万
  • 项目类别:
Project 2 (Bers)
项目2(Bers)
  • 批准号:
    10006341
    10006341
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 76.28万
    $ 76.28万
  • 项目类别: