Molecular Physiology of TMEM16/Anoctamin Proteins

TMEM16/Anoctamin 蛋白的分子生理学

基本信息

  • 批准号:
    10466884
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 34.32万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-09-16 至 2023-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Understanding the mechanisms by which small molecules are transported across cell membranes is a fundamental challenge in cell physiology. This application focuses on one family of transport proteins, the Anoctamins / TMEM16s, because they play diverse and indispensable roles in cellular physiology. The founding members of the Anoctamin (ANO) family are Ca2+-activated Cl- channels (ANO1 and ANO2). These channels are ubiquitously expressed and are intimately engaged in keeping our epithelia moist by driving the secretion of bodily fluids, controlling gut motility, facilitating the secretion of hormones, and regulating neuronal excitability and smooth muscle contractility, among other functions. Dysfunction of ANO1 has been implicated in a variety of human disease states including hypertension, colitis, asthma, and lung disease. Genetic disruption of the ANO1 gene in mice causes major developmental abnormalities, behavioral disorders, altered gastrointestinal motility, and ability to sense pain. Because ANO1 and ANO2 play such varied but essential roles in cell physiology, they represent novel targets for therapeutic drug development, but as yet ANOs as drug targets have received relatively little attention. Recently, 3-D structures of various ANOs including ANO1 have provided valuable insights into how these proteins work, but major questions remain. The long-range goal of our research is to understand the structure and function of ANO1 (TMEM16A) and ANO2 (TMEM16B). Specifically in this application, we focus on the regulation of ANO1 by the phospholipid phosphatidylinositol-(4,5)bisphosphate (PI(4,5)P2). While PI(4,5)P2 is a minor lipid in the cell membrane, it is clear that it plays a critical, but scantily understood, role in ANO1 and ANO2 function. We will use a combination of single-cell electrophysiology, directed mutagenesis, and computational molecular dynamics modeling to elucidate how the opening and closing of ANO1 is controlled by PI(4,5)P2 and calcium ions. There are 3 aims: (1) We will characterize the biophysical mechanisms of ANO1 and ANO2 regulation by PI(4,5)P2, the functional interactions between PI(4,5)P2 and calcium, and the structural requirements of phosphoinositides and inositol phosphates for channel regulation. (2) We will identify the amino acids involved in PI(4,5)P2 regulation and locate the PI(4,5)P2 binding sites in ANO1 and ANO2. Preliminary data provides strong support for the existence of 3 different PI(4,5)P2 binding sites in ANO1. (3) We will determine the functional roles for each of the 3 different PI(4,5)P2 binding sites in regulating ANO1 Ca2+ sensitivity, gating, and inactivation. A compelling reason for comparing ANO1 and ANO2 is that although these 2 proteins are 70% similar (57% identical) in sequence, ANO1 is stimulated by PI(4,5)P2 while ANO2 is inhibited. This difference provides a rich opportunity to understand how PI(4,5)P2 binding is coupled to channel function. These studies will answer pressing outstanding questions about the regulation of these channels that are crucial to human health and disease.
了解小分子在细胞膜上运输的机制是一个 细胞生理学的基本挑战。该应用集中于一种运输蛋白家族, Anoctamins / TMEM16S,因为它们在细胞生理学中起多种多样且不可或缺的作用。开国 Anoctamin(ANO)家族的成员是Ca2+激活的CL-通道(ANO1和ANO2)。这些渠道 无处不在表达,并通过推动分泌物的分泌而密切参与使我们的上皮保持湿润 体液,控制肠道运动,促进激素的分泌并调节神经元兴奋性 和平滑肌收缩力以及其他功能。 ANO1功能障碍已与某种 包括高血压,结肠炎,哮喘和肺部病在内的人类疾病状态。遗传破坏 小鼠中的ANO1基因会引起主要的发育异常,行为障碍,胃肠道改变 运动能力和感知疼痛的能力。因为ANO1和ANO2在细胞中扮演着如此多样化但重要的作用 生理学,它们代表了治疗药物开发的新型靶标,但由于药物靶标的ANOS 受到相对较少的关注。最近,包括ANO1在内的各种ANOS的3-D结构提供了 关于这些蛋白质的工作原理的宝贵见解,但仍然存在主要问题。我们研究的远程目标 是要了解ANO1(TMEM16A)和ANO2(TMEM16B)的结构和功能。特别是在这方面 应用,我们专注于通过磷脂磷脂酰肌醇 - (4,5)双磷酸的调节ANO1 (PI(4,5)P2)。虽然Pi(4,5)P2是细胞膜中的次要脂质,但很明显它起着至关重要但很少的作用 理解,在ANO1和ANO2函数中的作用。我们将使用单细胞电生理学的组合,定向 诱变和计算分子动力学建模,以阐明如何开放和关闭 ANO1由PI(4,5)P2和钙离子控制。有3个目的:(1)我们将表征生物物理 PI(4,5)P2的ANO1和ANO2调节机制,PI(4,5)P2和 钙,以及用于通道调节的磷酸肌醇和肌醇磷酸盐的结构需求。 (2)我们将确定涉及PI(4,5)P2调节的氨基酸,并在ANO1中找到PI(4,5)P2结合位点 和ano2。初步数据为存在3种不同的PI(4,5)P2结合位点的存在提供了强有力的支持 ano1。 (3)我们将确定在调节中的3种不同的PI(4,5)P2结合位点的功能作用 ANO1 Ca2+灵敏度,门控和失活。比较ANO1和ANO2的令人信服的理由是 尽管这两种蛋白质的序列是70%相似(57%相同),但ANO1被PI刺激(4,5)P2,而ANO1则是 ANO2被抑制。这种差异为了解PI(4,5)P2绑定如何与 通道功能。这些研究将回答有关这些调节的迫切问题 对人类健康和疾病至关重要的渠道。

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)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

H. CRISS HARTZELL其他文献

H. CRISS HARTZELL的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('H. CRISS HARTZELL', 18)}}的其他基金

Molecular Physiology of TMEM16/Anoctamin Proteins
TMEM16/Anoctamin 蛋白的分子生理学
  • 批准号:
    10245101
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 34.32万
  • 项目类别:
Molecular Physiology of TMEM16/Anoctamin Proteins
TMEM16/Anoctamin 蛋白的分子生理学
  • 批准号:
    10017300
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 34.32万
  • 项目类别:
Ion Channel and Lipid Scramblase Functions of Anoctamins: Roles in Myopathy
Anoctamins 的离子通道和脂质扰乱酶功能:在肌病中的作用
  • 批准号:
    9327656
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 34.32万
  • 项目类别:
Ion Channel and Lipid Scramblase Functions of Anoctamins: Roles in Myopathy
Anoctamins 的离子通道和脂质扰乱酶功能:在肌病中的作用
  • 批准号:
    9027618
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 34.32万
  • 项目类别:
Retinal degeneration and chloride channels
视网膜变性和氯离子通道
  • 批准号:
    8035302
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 34.32万
  • 项目类别:
Retinal degeneration and chloride channels
视网膜变性和氯离子通道
  • 批准号:
    8235316
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 34.32万
  • 项目类别:
Retinal degeneration and chloride channels.
视网膜变性和氯离子通道。
  • 批准号:
    7097307
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 34.32万
  • 项目类别:
Retinal degeneration and chloride channels.
视网膜变性和氯离子通道。
  • 批准号:
    6779945
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 34.32万
  • 项目类别:
Retinal degeneration and chloride channels.
视网膜变性和氯离子通道。
  • 批准号:
    6669318
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 34.32万
  • 项目类别:
Retinal degeneration and chloride channels.
视网膜变性和氯离子通道。
  • 批准号:
    6927865
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 34.32万
  • 项目类别:

相似国自然基金

低蛋白日粮脂肪和蛋白质互作影响氨基酸消化率的机制
  • 批准号:
    32302793
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
关键非催化氨基酸残基影响新型GH43家族双功能酶底物特异性的机制研究
  • 批准号:
    32301052
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
影响植物磷砷选择性吸收关键氨基酸位点的挖掘及分子机制研究
  • 批准号:
    42307009
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
RET基因634位点不同氨基酸改变对甲状腺C细胞的影响与机制研究
  • 批准号:
    82370790
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Voltage Imaging of Astrocyte-Neuron Interactions
星形胶质细胞-神经元相互作用的电压成像
  • 批准号:
    10711423
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 34.32万
  • 项目类别:
Peptibodies As Novel Therapies in Atrial Fibrillation
肽体作为心房颤动的新疗法
  • 批准号:
    10598711
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 34.32万
  • 项目类别:
Investigating Astrocytic Glutamate and Potassium Dynamics in the Healthy and Injured Brain
研究健康和受伤大脑中星形胶质细胞谷氨酸和钾的动态
  • 批准号:
    10754425
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 34.32万
  • 项目类别:
Function, composition, and mechanism of RNA splicing factories in cardiomyopathy
RNA剪接工厂在心肌病中的功能、组成和机制
  • 批准号:
    10583011
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 34.32万
  • 项目类别:
Functional and structural dynamics of KCNH4 and KCNH8
KCNH4 和 KCNH8 的功能和结构动力学
  • 批准号:
    10445688
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 34.32万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了