Spatiotemporal regulation of beta adrenoceptor signaling in cardiacmyocytes
心肌细胞中β肾上腺素受体信号传导的时空调节
基本信息
- 批准号:8204912
- 负责人:
- 金额:$ 17.43万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2006
- 资助国家:美国
- 起止时间:2006-02-01 至 2012-04-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:A kinase anchoring proteinAdenovirusesAdrenergic AgentsAdrenergic ReceptorAgonistAnimal ModelAnimalsArrestinsBindingBiological ModelsBiosensorCalcium SignalingCardiacCardiac MyocytesCell membraneCell surfaceCodeComplexCyclic AMPCyclic AMP-Dependent Protein KinasesDataDepressed moodDiffusionDiseaseDissociationDown-RegulationFluorescence Resonance Energy TransferGRKGene TransferGenesGoalsHealthHeartHeart HypertrophyHeart failureMeasurementMusMuscle CellsMyocardialMyocardiumPDE4D3Pathway interactionsPatientsPerformancePhosphorylationPhysiologicalProtein IsoformsProteinsRattusRegulationRoleSecond Messenger SystemsSeriesSignal PathwaySignal TransductionStagingStressSystemTherapeuticTimeUnited Statesadrenergicarrestin 2baseconstrictionin vivomutantnovelphosphoric diester hydrolasereceptorreceptor couplingresponsesecond messengerspatiotemporaltherapeutic target
项目摘要
Summary
Our long term goal is to understand mechanisms that govern spatiotemporal regulation of cAMP/PKA
signaling in cardiac myocytes under physiological and pathophysiological conditions, and their implication in
cardiac therapy. During heart failure, down-regulation of the b adrenergic receptor (AR) takes place;
however downstream alterations in the pathway, i.e. regulation of substrate phosphorylation by cAMP-
dependent protein kinase A (PKA), may precede the down-regulation. The major hypothesis here is that
spatiotemporal propagation of cAMP/PKA signaling controlled by bAR subtype-associated
phosphodiesterase (PDE) isoforms and arrestin-dependent sequestration of PDEs provides novel
mechanism on regulating cardiac response to adrenergic stimulation. We will use both functional
measurement of myocyte contraction and real-time measurement of cAMP/PKA activities under bAR
subtype regulation to uncover the mechanism underlying functional regulation of intracellular propagation of
bAR signaling from the cell surface to intracellular compartments in cardiac myocytes. Aim 1. To
characterize the effects of subtype-specific bAR/PDE4D complexes on spatiotemporal cAMP/PKA signaling
propagation in cardiac myocytes. We will characterize the association of PDE4Ds with bAR subtypes in
different complexes, mechanisms of agonist-dependent dissociation of PDE4Ds from the complexes (via
phosphorylation by PKA and/or GRK), and the effects of PDE4Ds on cAMP/PKA activities in different
cellular compartments, substrate phosphorylation, calcium signaling, and cardiac myocyte contraction. Aim
2. To characterize the mechanism(s) by which barrestin 1 and 2 control spatiotemporal cAMP/PKA
propagation during bAR stimulation in cardiac myocytes. We will examine the association of PDE4D
isoforms with bAR subtype-activated arrestins and PKA in cardiac myocytes, the differential roles of arrestin
2 and 3 in controlling bAR subtype-induced cAMP/PKA activities in different cellular compartments,
substrate phosphorylation, calcium signaling, and cardiac myocyte contraction. We will also examine the
interactive effects of b1 and b2AR on the spatiotemporal propagation of cAMP signaling. Aim 3. To
investigate the alteration(s) of bAR/PDE4D complexes in controlling spatiotemporal cAMP/PKA signaling
propagation in cardiac myocytes from failing hearts. We will examine the integrity of bAR/PDE4D
complexes in myocytes isolated from transverse aortic constriction (TAC)-induced cardiac hypertrophy and
heart failure rats, and whether altered bAR association with PDE4D isoforms contributes to depressed
spatiotemporal cAMP signal propagation and decreased cardiac contractile responses. We will attempt to
selectively inhibit a specific PDE4D isoform by adenovirus gene transfer of PDE4D mutants into
myocardium of TAC-treated animals, and examine cardiac performance in vivo.
概括
我们的长期目标是了解控制 cAMP/PKA 时空调节的机制
生理和病理生理条件下心肌细胞的信号传导及其在心肌细胞中的意义
心脏治疗。心力衰竭期间,b 肾上腺素受体 (AR) 会发生下调;
然而,该途径的下游变化,即 cAMP- 调节底物磷酸化
依赖性蛋白激酶 A (PKA) 可能先于下调。这里的主要假设是
bAR 亚型相关控制的 cAMP/PKA 信号的时空传播
磷酸二酯酶 (PDE) 亚型和抑制蛋白依赖性 PDE 隔离提供了新的
调节心脏对肾上腺素能刺激反应的机制。我们将使用这两种功能
bAR下肌细胞收缩的测量和cAMP/PKA活性的实时测量
亚型调节揭示细胞内增殖功能调节的潜在机制
bAR 信号从细胞表面到心肌细胞内的细胞内区室。目标 1. 至
表征亚型特异性 bAR/PDE4D 复合物对时空 cAMP/PKA 信号传导的影响
在心肌细胞中传播。我们将描述 PDE4D 与 bAR 亚型的关联
不同的复合物,PDE4Ds从复合物中激动剂依赖性解离的机制(通过
PDE4Ds 对不同细胞中 cAMP/PKA 活性的影响
细胞区室、底物磷酸化、钙信号传导和心肌细胞收缩。目的
2. 表征 barrestin 1 和 2 控制时空 cAMP/PKA 的机制
bAR 刺激心肌细胞期间的传播。我们将检查 PDE4D 的关联
心肌细胞中 bAR 亚型激活的抑制蛋白和 PKA 的异构体,抑制蛋白的不同作用
2和3在不同细胞区室中控制bAR亚型诱导的cAMP/PKA活性,
底物磷酸化、钙信号传导和心肌细胞收缩。我们还将检查
b1 和 b2AR 对 cAMP 信号传导时空传播的相互作用。目标 3. 至
研究 bAR/PDE4D 复合物在控制时空 cAMP/PKA 信号传导中的改变
来自衰竭心脏的心肌细胞的增殖。我们将检查 bAR/PDE4D 的完整性
从横主动脉缩窄 (TAC) 诱导的心脏肥大中分离出的心肌细胞中的复合物
心力衰竭大鼠,以及改变 bAR 与 PDE4D 亚型的关联是否会导致抑郁
时空 cAMP 信号传播和心脏收缩反应降低。我们将尝试
通过将 PDE4D 突变体的腺病毒基因转移到
TAC 处理的动物的心肌,并检查体内心脏性能。
项目成果
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