Determining the mechanism of mitochondrial outer membrane fusion
确定线粒体外膜融合的机制
基本信息
- 批准号:10441835
- 负责人:
- 金额:$ 33.53万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-02-01 至 2026-04-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AddressAgingAllosteric RegulationApoptoticAtaxiaAutomobile DrivingBehaviorBindingBinding ProteinsBiochemicalBiochemistryBiological AssayBiologyBlood Coagulation Factor VIICell physiologyCellsCellular biologyCollectionComplementComplexCytoplasmic ProteinCytosolDataDefectDevelopmentDiseaseDynaminEventFamilyFluorescence Resonance Energy TransferFoundationsGTP BindingGenesGoalsGuanosine TriphosphateGuanosine Triphosphate PhosphohydrolasesHealthHomology ModelingHydrolysisImpairmentKnowledgeLinkMapsMediatingMembraneMembrane FusionMetabolicMicrotubulesMitochondriaModelingMolecularMolecular ConformationMovementMuscleMutationMyopathyNerve DegenerationNeurodegenerative DisordersNeuronsOptic AtrophyOrganellesOuter Mitochondrial MembranePathway interactionsPatientsPeripheral Nervous System DiseasesPolymersPositioning AttributeProductionPropertyProtein DynamicsProteinsPublishingRegulationResearchShapesStimulusStressStructureTechniquesTestingTransmembrane DomainTubulinVariantWorkage relatedbaseexperimental studyflexibilityinsightmitochondrial dysfunctionnovelnovel strategiesparalogous genepro-apoptotic proteinprogramsreconstitutionself assemblytherapeutic developmenttool
项目摘要
Project Summary
This proposal examines the mitofusin proteins, which catalyze both mitochondrial tethering and outer
membrane fusion. Mitochondrial shape is central to mitochondrial function and is closely linked to changes in
cellular physiology during development, stress, and aging. Mitochondrial fusion increases metabolic production,
protects against excessive degradation of mitochondria, reduces sensitivity of the cell to apoptotic stimuli and
allows functional complementation of damaged organelles. Compromised mitochondrial function and
decreased organelle connectivity are associated with neurodegeneration and other age-related diseases.
Furthermore, mutations in the genes encoding components of the mitochondrial fusion machine cause
peripheral neuropathy, optic atrophy, myopathy and ataxia. Both mitochondrial division and mitochondrial
fusion are mediated by conserved dynamin superfamily proteins. This diverse family of mechanochemical
GTPases couple self-assembly and conformational changes to membrane remodeling events throughout the
cell. Mitofusin is the mitochondrial outer membrane fusion machine and must assemble both in cis within a
single membrane, and in trans across two mitochondria. The molecular details, including of the composition of
these assemblies, the regulation of their formation and how they contribute to membrane tethering and fusion
are not known. We address these gaps in knowledge utilizing biochemical analyses of mitofusin function. In
Aim 1, we will elucidate mechanisms of allosteric regulation that control assembly of mitofusin into fusion-
competent complexes. Our collection of functional variants and novel approaches will provide a powerful tool
in dissecting the contribution of each mitofusin functional domain to cis oligomerization and trans complex
formation. Our work characterizing CMT2A-associated variants of mitofusin revealed that molecular defects of
mitofusin can be compensated for by cytosolic factors in cells. In Aim 2, we use a reductionist approach that
combines cell biology, biochemistry, and reconstituted assays developed in my lab to determine how the
cytosolic mitofusin effectors Bax and MSTO1 alter mitofusin assembly to regulate mitochondrial fusion. This
research program draws on our strengths in cellular and biochemical analysis of mitochondrial biology and will
yield fundamental insights not only for mitochondrial dynamics but for the mechanisms through which dynamin
superfamily proteins in general operate.
项目摘要
该提案检查了线粒体蛋白,该蛋白质催化线粒体束缚和外部
膜融合。线粒体形状是线粒体功能的核心,与变化紧密相关
发育,压力和衰老期间的细胞生理。线粒体融合增加了代谢产生,
防止线粒体过度降解,可降低细胞对凋亡刺激的敏感性
允许受损细胞器的功能互补。线粒体功能和
细胞器连通性降低与神经变性和其他与年龄有关的疾病有关。
此外,在编码线粒体融合机的基因中的突变原因
周围神经病,视神经萎缩,肌病和共济失调。线粒体分裂和线粒体都
融合是由保守的动力蛋白超家族蛋白介导的。这个多元化的机械化学家族
GTPASE夫妇在整个过程中对膜重塑事件的自组装和构象变化
细胞。线粒体是线粒体外膜融合机,必须在顺式中组装
单个膜,在两个线粒体跨越跨膜中。分子细节,包括
这些组件,其形成的调节以及它们如何贡献膜的束缚和融合
不知道。我们利用有丝属素功能的生化分析来解决知识中的这些差距。在
AIM 1,我们将阐明将丝线组装到融合中的变构调节机制
合格的复合体。我们的功能变体和新颖方法的集合将提供强大的工具
在解剖每个丝线素功能结构域对顺式寡聚和反式复合物的贡献时
形成。我们表征了丝线曲霉蛋白的CMT2A相关变体的工作表明,分子缺陷
丝属素可以通过细胞中的胞质因子补偿。在AIM 2中,我们使用一种还原主义的方法
结合细胞生物学,生物化学和在我的实验室中开发的重构测定法
胞质丝线素效应BAX和MSTO1改变丝线素组件以调节线粒体融合。这
研究计划借鉴了我们在线粒体生物学的细胞和生化分析方面的优势,并将
产生基本见解,不仅是线粒体动力学的基本见解
一般操作中的超家族蛋白。
项目成果
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