Golgi-associated NO-cGMP Signaling Defect in Muscular Dystrophy

肌营养不良症中高尔基体相关的 NO-cGMP 信号缺陷

基本信息

  • 批准号:
    8516460
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 55.96万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-09-25 至 2015-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): The mechanism by which the loss of dystrophin leads to Duchenne Muscular Dystrophy is generally attributed to membrane fragility due to disruption of the linkage between the extracellular matrix and the cortical actin cytoskeleton. This structural role for dystrophin and its associated proteins is supported by substantial evidence. In addition, the dystrophin complex serves as a sarcolemmal scaffold for signaling proteins, including neuronal nitric oxide synthase (nNOS5, the muscle-specific isoform), several kinases, water and ion channels and other proteins. The demonstration that transgenic expression of nNOS in mdx mouse muscle ameliorates the dystrophic phenotype has focused attention on this signaling protein. Recently, we have found that a second isoform of this enzyme, nNOS2, is localized on the Golgi, and that its expression at this site is reduced in mdx muscle, even before the first phenotypic signs of dystrophy are evident. Furthermore, we find that soluble guanylate cyclase (sGC), which is activated by NO, and cGMP-activated protein kinase G (PKG) are colocalized with nNOS2 on the Golgi. Mice lacking both nNOS5 and nNOS2 (KN2) have numerous deficiencies, including a severe myopathic defect. Based on these preliminary results, we will characterize muscle from KN2 mice at the structural, biochemical and functional levels. In addition, we will test the hypothesis that transgenic expression of nNOS2 in skeletal muscle will rescue/ameliorate the KN2 and mdx phenotypes. The role of nNOS2 in blunting 1-adrenergic vasoconstriction in contracting muscle will provide information on the importance of this enzyme in alleviating functional ischemia, a component of muscular dystrophy. Finally, we will determine the Golgi substrates of the NO/cGMP/PKG pathway and of direct protein nitrosylation. Finally, we will identify the phosphodiesterase(s) (PDEs) that regulate(s) the NO/cGMP/PKG pathway. A complete understanding of this signaling pathway will enable a more rationale approach to selecting therapeutic targets, including PDE inhibitors, which slow the progression of muscle degeneration and ameliorate the dystrophic phenotype. PUBLIC HEALTH RELEVANCE: The research proposed here will provide new information about the mechanisms that lead to muscle degeneration in muscular dystrophies. The focus on a novel signaling mechanism at the Golgi, a cellular organelle that regulates protein modification and trafficking to the surface membrane, may reveal new therapeutic targets for slowing the progress of muscle degeneration. In general, the knowledge generated by this project will be relevant to many types of muscle diseases.
描述(由申请人提供):肌营养不良蛋白导致duchenne肌肉营养不良的机制通常归因于膜脆弱性,这是由于细胞外基质与皮质肌动蛋白肌动蛋白细胞骨架之间的连接的破坏。肌营养不良蛋白及其相关蛋白的这种结构作用得到了大量证据的支持。此外,肌营养不良蛋白复合物是信号蛋白的肌膜支架,包括神经元氧化物氧化物合酶(NNOS5,肌肉特异性同工型),几种激酶,水和离子通道和其他蛋白质。 MDX小鼠肌肉中NNOS的转基因表达改善营养不良的表型的证明已将注意力集中在该信号蛋白上。最近,我们发现该酶NNOS2的第二种同工型位于高尔基体上,并且在MDX肌肉中,它在该部位的表达也降低了,甚至在营养不良的第一个表型迹象之前也很明显。此外,我们发现被NO激活的可溶性鸟苷酸环化酶(SGC),CGMP激活的蛋白激酶G(PKG)与Golgi上的NNOS2共定位。缺乏NNOS5和NNOS2(KN2)的小鼠存在许多缺陷,包括严重的肌病缺陷。基于这些初步结果,我们将在结构,生化和功能水平上表征KN2小鼠的肌肉。此外,我们将检验以下假设:骨骼肌中NNOS2的转基因表达将挽救/改善KN2和MDX表型。 NNOS2在1-肾上腺素能血管收缩在收缩肌肉中的作用将提供有关该酶在减轻功能性缺血的重要性的信息,这是肌肉营养不良的组成部分。最后,我们将确定NO/CGMP/PKG途径的高尔基底物和直接蛋白硝基化的底物。最后,我们将确定调节NO/CGMP/PKG途径的磷酸二酯酶(S)(PDE)。对该信号通路的完整理解将使选择治疗靶标,包括PDE抑制剂,使肌肉退化的进展并改善营养不良的表型。 公共卫生相关性:这里提出的研究将提供有关导致肌肉营养不良肌肉变性的机制的新信息。 Golgi的新型信号传导机制的重点是,调节蛋白质修饰和运输到表面膜的细胞细胞器可能会揭示新的治疗靶标,以减缓肌肉变性的进展。通常,该项目产生的知识将与多种类型的肌肉疾病有关。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Functional muscle ischemia in Duchenne and Becker muscular dystrophy.
  • DOI:
    10.3389/fphys.2013.00381
  • 发表时间:
    2013-12-18
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Thomas GD
  • 通讯作者:
    Thomas GD
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