The molecular basis of cardiolipin-protein interactions implicated in intrinsic apoptosis

心磷脂-蛋白质相互作用的分子基础涉及内在细胞凋亡

基本信息

项目摘要

PROJECT SUMMARY Malfunctioning of mitochondrial apoptosis is implicated in a range of neurodegenerative diseases and cancers, where it leads to premature neuronal death or uncontrolled cell growth. Animal studies of neurodegenerative disorders have shown the benefits of drugs that target early apoptotic events in mitochondria, but many critical aspects specifics of the underlying molecular processes remain enigmatic. It is clear that mitochondrial membranes undergo extensive remodeling, that oxidation of lipids plays a critical role, that redistributed lipid species act as critical pro-apoptotic signals, and that mitochondrial proteins attain new apoptosis-specific functions. The latter notably includes mitochondrial cytochrome c (cyt-c), as it performs two essential functions: it catalyzes the oxidation of the mitochondrial lipid cardiolipin by reactive oxygen species, and cyt-c release is a final irrevocable “death signal”. Informed by extensive preliminary studies, we have defined a new, integrated model that ties together these events, and identifies a potential critical positive feedback loop that underlies the earliest stages of mitochondrial apoptosis. We propose experiments that will test this model, which features at its core a synergy of protein-lipid interactions and membrane structural changes. We will leverage cutting-edge solid-state NMR spectroscopy and complementary techniques to elucidate how cyt-c and cardiolipin combine and interact to trigger the pro-apoptotic peroxidase activity of cyt-c, through the induction of structural changes in the protein. A recent publication and a broad array of preliminary results show how we can use advanced solid-state NMR to provide the residue- and site-specific resolution that will be necessary to truly understand the molecular features of this cardiolipin/cyt-c complex. Additional structural and functional measurements will involve peroxidase assays, fluorescence measurements, electron microscopy, and various optical spectroscopies. We will also detail how polyunsaturated cardiolipin, lipid oxidation, cyt-c, and other apoptotic players impact the structure, fluidity, and stability of mitochondrial membranes. Again solid-state NMR will be a powerful tool that provides unique insights into the molecular structure and dynamics of complex biological membranes. The proposed integrated experimental approach, specifically including the use of state-of-the-art magic-angle-spinning solid-state NMR, will be both essential and also unprecedented for this system. An array of structural, biophysical, and functional measurements will be enabled by the abovementioned complementary experimental techniques and executed by an experienced interdisciplinary research team. Our team has a published track record of collaborative work and brings to bear an in-depth expertise in the key experimental techniques, membrane biophysics, as well as the study of the roles of cyt-c and cardiolipin in apoptosis. Thus, this project is certain to provide much-needed and unprecedented molecular insight into the pivotal early stages of intrinsic apoptosis, and help inform ongoing and future efforts to target these events for drug design, spanning applications from neurodegenerative disease to cancer.
项目概要 线粒体细胞凋亡的功能障碍与一系列神经退行性疾病和癌症有关, 它会导致神经元过早死亡或不受控制的细胞生长。神经退行性的动物研究。 已经显示出针对线粒体早期凋亡事件的药物的益处,但许多关键疾病 很明显,线粒体的潜在分子过程的细节仍然是个谜。 膜经历广泛的重塑,脂质的氧化起着关键作用,脂质的重新分布 物种作为关键的促凋亡信号,并且线粒体蛋白获得新的凋亡特异性 后者特别包括线粒体细胞色素 c (cyt-c),因为它执行两个基本功能: 它通过活性氧催化线粒体脂质心磷脂的氧化,并且细胞色素C释放是 根据广泛的初步研究,我们定义了一个新的、综合的“死亡信号”。 将这些事件联系在一起的模型,并确定潜在的关键正反馈循环 我们提出了测试该模型的实验,其特点是 其核心是蛋白质-脂质相互作用和膜结构变化的协同作用,我们将利用尖端技术。 固态核磁共振波谱和补充技术阐明 cyt-c 和心磷脂如何结合 并通过诱导结构变化相互作用,触发 cyt-c 的促凋亡过氧化物酶活性 最近的一篇出版物和一系列广泛的初步结果展示了我们如何使用先进的技术。 固态 NMR 提供残基和位点特异性分辨率,这是真正理解所必需的 这种心磷脂/cyt-c 复合物的分子特征将进行额外的结构和功能测量。 涉及过氧化物酶测定、荧光测量、电子显微镜和各种光学 我们还将详细介绍多不饱和心磷脂、脂质氧化、细胞色素 C 和其他细胞凋亡的情况。 固态核磁共振将再次影响线粒体膜的结构、流动性和稳定性。 强大的工具,可为复杂生物学的分子结构和动力学提供独特的见解 所提出的综合实验方法,特别包括使用最先进的技术。 魔角旋转固态核磁共振对于该系统来说既是必不可少的,也是前所未有的。 结构、生物物理和功能测量将通过上述补充得以实现 实验技术并由经验丰富的跨学科研究团队执行。 发表了合作工作的记录,并在关键实验中发挥了深入的专业知识 技术、膜生物物理学以及细胞色素-c 和心磷脂在细胞凋亡中的作用的研究。 这个项目肯定会为关键的早期疾病提供急需的、前所未有的分子洞察力。 内在细胞凋亡的各个阶段,并有助于为正在进行和未来针对这些事件进行药物设计的努力提供信息, 涵盖从神经退行性疾病到癌症的应用。

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 }}

Valerian E Kagan其他文献

Role of coenzyme Q and superoxide in vitamin E cycling.
辅酶 Q 和超氧化物在维生素 E 循环中的作用。
  • DOI:
    10.1007/978-1-4899-1789-8_20
  • 发表时间:
    1998
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Valerian E Kagan;Y. Tyurina;Y. Tyurina;Eric Witt
  • 通讯作者:
    Eric Witt
Direct evidence for antioxidant effect of Bcl-2 in PC12 rat pheochromocytoma cells.
Bcl-2 在 PC12 大鼠嗜铬细胞瘤细胞中抗氧化作用的直接证据。
  • DOI:
  • 发表时间:
    1997
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Y. Tyurina;V. Tyurin;Gianfranca Carta;P. Quinn;N. F. Schor;Valerian E Kagan
  • 通讯作者:
    Valerian E Kagan
Sensitive and specific fluorescent probing of oxidative stress in different classes of membrane phospholipids in live cells using metabolically integrated cis-parinaric acid.
使用代谢整合的顺式石蜡油酸对活细胞中不同类别的膜磷脂中的氧化应激进行灵敏和特异的荧光探测。
  • DOI:
  • 发表时间:
    1998
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Valerian E Kagan;Vladimir B. Ritov;Y. Tyurina;V. Tyurin
  • 通讯作者:
    V. Tyurin
beta-Carotene. An antioxidant or a target of oxidative stress in cells?
β-胡萝卜素。
  • DOI:
  • 发表时间:
    1998
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Billy W. Day;Stefania Bergamini;Y. Tyurina;Gianfranca Carta;V. Tyurin;Valerian E Kagan
  • 通讯作者:
    Valerian E Kagan
Reduction of phenoxyl radicals of the antitumour agent etoposide (VP-16) by glutathione and protein sulfhydryls in human leukaemia cells: Implications for cytotoxicity.
人类白血病细胞中谷胱甘肽和蛋白巯基减少抗肿瘤药物依托泊苷 (VP-16) 的苯氧基自由基:对细胞毒性的影响。
  • DOI:
  • 发表时间:
    1996
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    J. Yalowich;Y. Tyurina;V. Tyurin;William P. Allan;Valerian E Kagan
  • 通讯作者:
    Valerian E Kagan

Valerian E Kagan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('Valerian E Kagan', 18)}}的其他基金

Therapeutic targeting MDSC-mediated immune suppression in cancer
针对癌症中 MDSC 介导的免疫抑制的治疗
  • 批准号:
    10340589
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 36.58万
  • 项目类别:
Therapeutic targeting MDSC-mediated immune suppression in cancer
针对癌症中 MDSC 介导的免疫抑制的治疗
  • 批准号:
    10540357
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 36.58万
  • 项目类别:
Protein-Oxidized Phospholipid Interactions Determine Epithelial Cell Fate and Asthma Control
蛋白氧化磷脂相互作用决定上皮细胞命运和哮喘控制
  • 批准号:
    10593942
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 36.58万
  • 项目类别:
Selective Inhibitors of Pro-Ferroptotic Lipoxygenases - Next Generation Radiomitigators
促铁死亡脂氧合酶的选择性抑制剂 - 下一代放射减缓剂
  • 批准号:
    10176413
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 36.58万
  • 项目类别:
Selective Inhibitors of Pro-Ferroptotic Lipoxygenases - Next Generation Radiomitigators
促铁死亡脂氧合酶的选择性抑制剂 - 下一代放射减缓剂
  • 批准号:
    10408142
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 36.58万
  • 项目类别:
Protein-Oxidized Phospholipid Interactions Determine Epithelial Cell Fate and Asthma Control
蛋白氧化磷脂相互作用决定上皮细胞命运和哮喘控制
  • 批准号:
    10375454
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 36.58万
  • 项目类别:
Ferroptosis as a Death Mechanism in Lung Injury - Project 2
铁死亡作为肺损伤的死亡机制 - 项目 2
  • 批准号:
    10399560
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 36.58万
  • 项目类别:
NANOTOX 2014, 7th International Nanotoxicology Congress
NANOTOX 2014,第七届国际纳米毒理学大会
  • 批准号:
    8718354
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 36.58万
  • 项目类别:
Intra- and extra-cellular signaling by Cardiolipin in Lung injury
肺损伤中心磷脂的细胞内和细胞外信号传导
  • 批准号:
    8643330
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 36.58万
  • 项目类别:
Oxidative Lipidomics Core
氧化脂质组学核心
  • 批准号:
    8643333
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 36.58万
  • 项目类别:

相似国自然基金

基于同步辐射X射线实时显微CT结合定量力学测试方法的大鼠骨质疏松模型运动治疗研究
  • 批准号:
    U1732119
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    54.0 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目
基于布拉格光纤光栅传感器的光固化口腔复合树脂固化过程多参量同步演变动物在体测试技术研究
  • 批准号:
    81460109
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    47.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
可变电荷土壤中合成纳米颗粒的稳定机制与动物毒性研究
  • 批准号:
    41171248
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    85.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
可重复使用成骨效应定量测试动物模型的构建
  • 批准号:
    81060145
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    29.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
水环境污染的生物学监测--双壳类软体动物的微核测试
  • 批准号:
    38770364
  • 批准年份:
    1987
  • 资助金额:
    2.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Effects of tACS on alcohol-induced cognitive and neurochemical deficits
tACS 对酒精引起的认知和神经化学缺陷的影响
  • 批准号:
    10825849
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 36.58万
  • 项目类别:
Impact of tissue resident memory T cells on the neuro-immune pathophysiology of anterior eye disease
组织驻留记忆 T 细胞对前眼疾病神经免疫病理生理学的影响
  • 批准号:
    10556857
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36.58万
  • 项目类别:
Endothelial Cell Reprogramming in Familial Intracranial Aneurysm
家族性颅内动脉瘤的内皮细胞重编程
  • 批准号:
    10595404
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36.58万
  • 项目类别:
The Role of Glycosyl Ceramides in Heart Failure and Recovery
糖基神经酰胺在心力衰竭和恢复中的作用
  • 批准号:
    10644874
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36.58万
  • 项目类别:
Dynamic neural coding of spectro-temporal sound features during free movement
自由运动时谱时声音特征的动态神经编码
  • 批准号:
    10656110
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36.58万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了