Compositional, biophysical, and functional consequences of membrane scrambling in immune cells

免疫细胞膜扰乱的组成、生物物理和功能后果

基本信息

  • 批准号:
    10218988
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 23.26万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-03-13 至 2022-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary The asymmetric distribution of lipids between the two leaflets of the plasma membrane (PM) bilayer is a fundamental feature of cells across the tree of life. Establishing and maintaining disparate lipid compositions in apposing leaflets is energetically costly, implying an important physiological role for membrane asymmetry. Classically, the lipid asymmetry has been considered largely in the context of apoptosis, where the exposure of inner leaflet lipids on the cell surface marks dead cells for macrophagic engulfment. However, the non- uniform transbilayer lipid distribution of the PM is also involved in a number of other cellular contexts. For example, concentrating anionic lipids on the inner PM leaflet produces a high surface charge density and recruits positively charged proteins. Furthermore, it has become evident that a reversible loss of lipid asymmetry also occurs during healthy cell signaling, most notably in antigen-stimulated activation of a variety of immune cell types. These insights reveal a central, yet poorly understood role for both steady-state membrane asymmetry and its transient loss in immune signaling; however, they also highlight major knowledge gaps in our understanding of PM asymmetry. Specifically, the compositions and biophysical properties of the two leaflets of the PM bilayer are currently unknown, as are their changes during scrambling, either induced by apoptosis or healthy cell signaling. Finally, how asymmetry contributes to immune cell activation is almost completely not understood. We have developed a novel set of methodologies that enable us to address these questions of fundamental importance to cell biology in general, and immune signaling in particular. Based on extensive preliminary data, we propose that immune cells transiently scramble PM lipids during antigen-mediated activation to regulate charge-dependent interactions of signaling proteins with the PM. In Aim 1, we will define the changes in lipidomic and biophysical asymmetry occurring in immune cell PMs following activation by specific antigens. These changes will be compared to the robust PM scrambling induced by apoptotic stimuli. We will also probe the molecular mediators of these effects in both mast cells and T-cells. In Aim 2, we assess the functional consequences of antigen-induced PM scrambling in immune cells, and the molecular mechanisms underlying these effects. First, we will define the role of PM scrambling in immune cell activation by measuring how various functional phenotypes (including cytokine secretion, degranulation, and signaling protein activation) are affected by inhibition or knock-out of PM scrambling machinery. We will then probe the mechanistic connections between PM scrambling and immune activation by cellular, model membrane, and in silico investigations of protein-membrane interactions probing the effect of PM charge density on association of polybasic proteins with the PM. This detailed, comprehensive characterization of the compositional, biophysical, and functional asymmetry of immune cell PMs will elucidate central organizational principles in mammalian cells and how these contribute to immune physiology.
项目概要 质膜(PM)双层的两个小叶之间的脂质不对称分布是 整个生命树细胞的基本特征。建立和维持不同的脂质成分 放置小叶的能量消耗很大,这意味着膜不对称性具有重要的生理作用。 传统上,脂质不对称主要在细胞凋亡的背景下被考虑,其中暴露 细胞表面上的内叶脂质标记了巨噬细胞吞噬的死亡细胞。然而,非 PM 的均匀跨双层脂质分布也涉及许多其他细胞环境。为了 例如,将阴离子脂质集中在 PM 内部小叶上会产生高表面电荷密度, 招募带正电荷的蛋白质。此外,很明显,脂质的可逆性损失 不对称性也发生在健康细胞信号传导过程中,最明显的是在抗原刺激的多种细胞激活中 免疫细胞类型。这些见解揭示了稳态和稳态的核心作用,但人们对此知之甚少。 膜不对称及其免疫信号传导的短暂丧失;然而,他们也强调了主要 我们对 PM 不对称性的理解存在知识差距。具体而言,组合物和生物物理 PM双层的两个小叶的特性目前未知,它们在加扰过程中的变化也是未知的, 由细胞凋亡或健康细胞信号传导诱导。最后,不对称性如何影响免疫细胞 激活几乎完全不被理解。我们开发了一套新颖的方法,使 我们来解决这些对一般细胞生物学和免疫信号传导至关重要的问题 特别的。基于大量的初步数据,我们提出免疫细胞会短暂地扰乱 PM 脂质 在抗原介导的激活过程中调节信号蛋白与抗原的电荷依赖性相互作用 下午。在目标 1 中,我们将定义免疫细胞中脂质组学和生物物理不对称性的变化 被特定抗原激活后的 PM。这些变化将与强大的 PM 加扰进行比较 由细胞凋亡刺激诱导。我们还将探讨肥大细胞中这些效应的分子介质 和T细胞。在目标 2 中,我们评估了免疫中抗原诱导的 PM 扰乱的功能后果。 细胞,以及这些效应背后的分子机制。首先我们来定义PM扰码的作用 通过测量各种功能表型(包括细胞因子分泌、 脱颗粒和信号蛋白激活)受到 PM 扰乱抑制或敲除的影响 机械。然后我们将探讨 PM 加扰和免疫激活之间的机制联系 通过细胞、模型膜和蛋白质-膜相互作用的计算机研究来探索效果 PM 电荷密度对多元蛋白与 PM 关联的影响。这个详细、全面 免疫细胞 PM 的组成、生物物理和功能不对称性的表征将阐明 哺乳动物细胞的中心组织原则以及这些原则如何促进免疫生理学。

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 }}

Ilya Levental其他文献

Ilya Levental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('Ilya Levental', 18)}}的其他基金

The functional organization of mammalian membranes
哺乳动物膜的功能组织
  • 批准号:
    10727014
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 23.26万
  • 项目类别:
The functional organization of mammalian membranes
哺乳动物膜的功能组织
  • 批准号:
    10219653
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 23.26万
  • 项目类别:
Compositional, biophysical, and functional consequences of membrane scrambling in immune cells
免疫细胞膜扰乱的组成、生物物理和功能后果
  • 批准号:
    9978198
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 23.26万
  • 项目类别:
The functional organization of mammalian membranes
哺乳动物膜的功能组织
  • 批准号:
    10551426
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 23.26万
  • 项目类别:
Compositional, biophysical, and functional consequences of membrane scrambling in immune cells
免疫细胞膜扰乱的组成、生物物理和功能后果
  • 批准号:
    10242230
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 23.26万
  • 项目类别:
The functional organization of mammalian membranes
哺乳动物膜的功能组织
  • 批准号:
    10809859
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 23.26万
  • 项目类别:
The functional organization of mammalian membranes
哺乳动物膜的功能组织
  • 批准号:
    10552616
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 23.26万
  • 项目类别:
The functional organization of mammalian membranes
哺乳动物膜的功能组织
  • 批准号:
    10219653
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 23.26万
  • 项目类别:
The functional organization of mammalian membranes
哺乳动物膜的功能组织
  • 批准号:
    10326789
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 23.26万
  • 项目类别:
The functional organization of mammalian membranes- Diversity Supplement
哺乳动物膜的功能组织 - 多样性补充剂
  • 批准号:
    10320538
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 23.26万
  • 项目类别:

相似国自然基金

E3泛素连接酶MDM2对乙肝表面抗原组装和分泌的影响及机制研究
  • 批准号:
    82300690
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
幽门螺杆菌O-抗原连接酶WaaL通过调控IV型分泌系统的组装影响其致病性的机制研究
  • 批准号:
    82300649
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
甲型流感病毒H1N1变异对抗原性和感染性的影响机制研究
  • 批准号:
    82372225
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
新型H5亚型禽流感病毒变异对抗原性影响及其分子机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
ATP6V0C通过调控溶酶体功能影响泡沫细胞抗原提呈能力致麻风菌免疫逃逸的机制研究
  • 批准号:
    82273545
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Designing Rational Combinations to Improve CAR T Cell Therapy for Prostate Cancer
设计合理的组合以改善前列腺癌的 CAR T 细胞疗法
  • 批准号:
    10752046
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 23.26万
  • 项目类别:
B Cell Biology in the Context of Infectious Diseases, Autoimmunity and B Cell Cancers
传染病、自身免疫和 B 细胞癌症背景下的 B 细胞生物学
  • 批准号:
    10683443
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 23.26万
  • 项目类别:
Mechanisms and manipulation of force dependent behavior in T cell biology
T 细胞生物学中力依赖性行为的机制和操纵
  • 批准号:
    10681766
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 23.26万
  • 项目类别:
Immunological, epigenetic and developmental determinants of early pregnancy success
早期妊娠成功的免疫学、表观遗传学和发育决定因素
  • 批准号:
    10673393
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 23.26万
  • 项目类别:
Development of a rapid screening test for the detection of dihydroanatoxin-a
开发检测二氢虾毒素-a 的快速筛选试验
  • 批准号:
    10545266
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 23.26万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了