Mitochondrial Sirtuin 3 in Parkinson's disease
线粒体 Sirtuin 3 在帕金森病中的作用
基本信息
- 批准号:10161872
- 负责人:
- 金额:$ 47.65万
- 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:2019-06-01 至 2024-05-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:Adenosine MonophosphateAgingApoptosisAutopsyBiogenesisBiological AssayBrainBrain DiseasesCell DeathCellsClinicalComplexCytosolDataDeacetylationDementia with Lewy BodiesDiagnosisDiseaseDopaminergic CellDown-RegulationExperimental ModelsFibroblastsFunctional disorderGeneticGenetic TranscriptionGoalsHealthHeat shock proteinsHumanImpairmentIn VitroIndividualKnockout MiceLewy Body DiseaseMediatingMembrane PotentialsMitochondriaModelingMultiple System AtrophyMutationNeonatalNerve DegenerationNervous system structureNeurodegenerative DisordersNeuronsOrganellesOxidative StressPARK2 genePINK1 genePPAR gammaParkinson DiseasePathogenesisPathogenicityPathologicPathologyPathway interactionsPatientsPharmacologyPharmacotherapyPhosphotransferasesPlayPoint MutationProcessProteinsProteomicsQuality ControlReactive Oxygen SpeciesRoleSignal PathwaySir2-like DeacetylasesSirtuinsTherapeutic InterventionTissuesTransgenic Micealpha synucleinbasebehavioral phenotypingbiological adaptation to stresscytochrome cexcitotoxicityin vivomitochondrial dysfunctionmutation carrierneuron lossneuroprotectionnew therapeutic targetnoveloverexpressionpreventresponsestable cell linesynucleinopathytargeted treatment
项目摘要
The overall aim of this application is to investigate mechanisms of alpha-synuclein (αsyn)-induced
mitochondrial dysfunction in Lewy body diseases (LBD). Despite its predominant localization in the
cytosol, αsyn localizes to mitochondria in post-mortem LBD brains. Within the mitochondria, αsyn
accumulation can impair complex I and IV function, decrease membrane potential, increase levels of
reactive oxygen species, and increase apoptosis associated with cytochrome c release from the
mitochondria. Together these data suggest an increase in mitochondrial αsyn expression and/or
abnormal accumulation of toxic aggregates interferes with mitochondrial function. Maintaining
mitochondrial health is essential to prevent neuronal cell death in the brain. Sirtuin 3 (SIRT3) is a
NAD+-dependent protein deacetylase exclusively localized to the mitochondria where it regulates
mitochondrial processes including protein deacetylation, organelle biogenesis, and oxidative stress.
SIRT3 is expressed at high levels in the brain and other nervous system tissues, and can act as a pro-
survival factor, playing an essential role in protecting neurons under conditions of excitotoxicity and
rescuing neuronal loss in neurodegenerative models. Experimental evidence indicates that SIRT3-
induced neuroprotection against oxidative stress is partially mediated by enhancement of mitochondrial
biogenesis and integrity. As we consider sirtuin-based drug therapies for diseases of ageing, it is
important to determine if modulating SIRT3 can protect against neurodegeneration where mitochondrial
dysfunction has been demonstrated to play a role. This proposal will investigate how mitochondrial
SIRT3 contributes to αsyn-induced mitochondrial dysfunction in 3 coordinated aims. In aim 1 we will
perform comprehensive mitochondrial function analyses to reveal how αsyn accumulation leads to
mitochondrial damage and the role of SIRT3 therein using patient-derived cells and postmortem brain.
In aim 2 we will interrogate the SIRT3 regulated acetylome to identify novel targets of αsyn-associated
mitochondrial dysfunction, and in aim 3 we will validate SIRT3 as a novel target for therapeutic
intervention in PD in a comprehensive in vivo approach using genetic overexpression and
pharmacological activation. The proposed rigorous analysis of various mitochondrial aspects will
dissect causes from consequences and reveal the cross-talk between αsyn, SIRT3, and mitochondrial
signaling pathways as well as oxidative and protein stress responses.
本申请的总体目标是研究 α-突触核蛋白 (αsyn) 诱导的机制
路易体疾病(LBD)中的线粒体功能障碍尽管主要集中在线粒体中。
在死后 LBD 大脑中,αsyn 定位于细胞质中的线粒体。
积累会损害复合物 I 和 IV 功能,降低膜电位,增加
活性氧,并增加与细胞色素 c 释放相关的细胞凋亡
这些数据共同表明线粒体 αsyn 表达和/或增加。
有毒聚集物的异常积累会干扰线粒体功能的维持。
线粒体健康对于预防大脑神经细胞死亡至关重要。 Sirtuin 3 (SIRT3) 是一种细胞因子。
NAD+ 依赖性蛋白脱乙酰酶专门定位于线粒体并在那里进行调节
线粒体过程包括蛋白质脱乙酰化、细胞器生物发生和氧化应激。
SIRT3 在大脑和其他神经系统组织中高水平表达,并且可以充当促
生存因子,在兴奋性毒性和保护神经元的条件下发挥重要作用
实验证据表明 SIRT3- 可以挽救神经退行性模型中的神经损失。
诱导的针对氧化应激的神经保护作用部分是通过增强线粒体介导的
当我们考虑基于沉默调节蛋白的药物疗法治疗衰老疾病时,它是
重要的是确定调节 SIRT3 是否可以防止线粒体损伤的神经退行性变
该提案将研究线粒体如何发挥作用。
SIRT3 在 3 个协调目标中促进 αsyn 诱导的线粒体功能障碍。在目标 1 中,我们将实现这一目标。
进行全面的线粒体功能分析,以揭示 αsyn 积累如何导致
使用患者来源的细胞和死后大脑研究线粒体损伤以及 SIRT3 在其中的作用。
在目标 2 中,我们将询问 SIRT3 调节的乙酰组以识别 αsyn 相关的新靶点
线粒体功能障碍,在目标 3 中,我们将验证 SIRT3 作为治疗的新靶点
使用遗传过度表达和综合体内方法干预帕金森病
所提出的对线粒体各个方面的严格分析将
从结果中剖析原因并揭示 αsyn、SIRT3 和线粒体之间的串扰
信号通路以及氧化和蛋白质应激反应。
项目成果
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