New Tools to Measure and Correct Endoplasmic Reticulum Stress in Single Living

测量和纠正单身生活内质网应力的新工具

基本信息

  • 批准号:
    7429340
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 231.63万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2007-09-30 至 2012-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Aided by chaperones and other activities, proteins of the secretory pathway fold to their correct shapes in the endoplasmic reticulum (ER). But, if ER folding capacity is exceeded, unfolded proteins start to aggregate. This imbalanced condition—called ER stress—is being linked to diverse diseases, such as type 2 diabetes and cancer. The unfolded protein response (UPR) can rebalance a stressed ER, but if the stress is too great (or the response too weak), cells appear to cross a “tipping point”, and undergo apoptosis. This could explain why overworked insulin-producing pancreatic β-cells die in type 2 diabetes. On the other hand, a hyperactive UPR may allow malignant cells to survive hostile environments, promoting cancer. If we could measure both ER stress and the strength of corrective responses directly in healthy and diseased cells, we would be able to test these ideas quantitatively, and design rational therapies for these diseases. Structural engineers study system integrity by applying loads, measuring stresses, perturbing reinforcements, and making corrections. We propose similar approaches to ER stress disorders. Protein secretion generates and consumes oxidizing equivalents, so it should be possible to follow deviations in the ER's redox potential from its resting setpoint as an analog measure of ER stress. For this purpose, we are making redox-responsive fluorescent proteins to gauge the ER's redox potential in single, living cells. We have learned to stably perturb ER protein folding by converting an unfolded protein sensor called Ire1 into a finely adjustable rheostat. In living pancreatic β-cells, these tools will allow us to quantify the ER stress caused by insulin folding load, in both healthy and diabetic states. Finally, using a biochemical assay we have developed, we will discover molecules targeting Ire1, to increase or decrease ER folding ability, as appropriate corrective measures for various ER stress disorders.
在伴侣和其他活动的帮助下,分泌途径的蛋白质折叠 在内质网 (ER) 中形成正确的形状 但是,如果 ER 折叠。 超出容量,未折叠的蛋白质开始聚集。 称为 ER 应激的病症与多种疾病有关,例如 2 型疾病 未折叠蛋白反应(UPR)可以重新平衡糖尿病和癌症。 强调内质网,但如果压力太大(或反应太弱),细胞 似乎跨越了“临界点”,并发生细胞凋亡,这可以解释为什么。 过度劳累的产生胰岛素的胰腺 β 细胞会在 2 型糖尿病中死亡。 另一方面,过度活跃的 UPR 可能使恶性细胞能够在敌对环境中存活下来。 如果我们能够同时测量内质网压力和内质网压力,就会促进癌症的发生。 直接在健康和患病细胞中的纠正反应的强度,我们会 能够定量地测试这些想法,并为这些想法设计合理的疗法 疾病。 结构工程师通过施加载荷、测量来研究系统完整性 我们提出类似的建议。 蛋白质分泌产生和消耗的方法。 氧化当量,因此应该可以跟踪 ER 中的偏差 其静息设定点的氧化还原电位作为 ER 应力的模拟量度。 为此,我们正在制造氧化还原响应荧光蛋白来测量 单个活细胞中 ER 的氧化还原电位 我们已经学会了稳定地扰动 ER。 通过将称为 Ire1 的未折叠蛋白质传感器转换为精细的蛋白质折叠 在活的胰腺 β 细胞中,这些工具将使我们能够 量化健康和糖尿病患者中胰岛素折叠负荷引起的 ER 应激 最后,使用我们开发的生化检测,我们将发现。 靶向 Ire1 的分子,以增加或减少 ER 折叠能力,如 针对各种 ER 应激障碍采取适当的纠正措施。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Real-time redox measurements during endoplasmic reticulum stress reveal interlinked protein folding functions.
  • DOI:
    10.1016/j.cell.2008.10.011
  • 发表时间:
    2008-11-28
  • 期刊:
  • 影响因子:
    64.5
  • 作者:
    Merksamer PI;Trusina A;Papa FR
  • 通讯作者:
    Papa FR
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