Activation of Soluble Adenylyl Cyclase as a Novel Therapeutic Strategy for the Treatment of Age-Related Neurodegenerative Disorders

激活可溶性腺苷酸环化酶作为治疗年龄相关神经退行性疾病的新治疗策略

基本信息

  • 批准号:
    10443843
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.74万
  • 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:
    2020-08-11 至 2023-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary/Abstract The worldwide population of individuals over the age of 65 is continuing to grow and is expected to double over the next 30 years. Due to this increase, an associated rise in age-related neurodegenerative diseases (NDs), such as Alzheimer’s (AD) and Parkinson’s disease, has been observed. Despite decades of research, there are currently no FDA-approved therapies that can stop or reverse disease progression. The accumulation of misfolded protein aggregates is a common feature of age-related NDs and is thought to be heavily involved in the pathophysiology of the diseases. Proteins aggregates can be cleared from the cell through autophagy, one of the major biological degradation pathways. Protein aggregates are degraded in the final step of autophagy, where they are delivered to cellular organelles known as lysosomes. Lysosomes maintain an acidic pH between 4-5 to maintain an optimal environment for acid hydrolases. In aging cells and in a cellular model of AD, lysosomes become less acidic, their hydrolases become less active and, as a result, there is a decrease in degradation through autophagy (i.e., autophagic flux) and an accumulation of undigested materials. In models of AD pathology, re-acidification of lysosomal pH, via addition of exogenous cAMP, reversed this phenotype. In line with these findings, we have shown that cAMP generated from a cytosolic adenylyl cyclase isoform, known as Soluble Adenylyl Cyclase (sAC), promotes lysosomal acidification. In addition, cells that do not express sAC show decreased autophagic flux. This, and other, physiological roles of sAC have been determined via the use of inhibitors and various genetic tools that were developed to study sAC biology. However, the “toolbox” that is currently used to study sAC is lacking a key component: a pharmacological activator of sAC. To identify a sAC activator, we conducted a high-throughput screen of 400,000 chemically diverse compounds. From this library we discovered 13 presumptive sAC activators. In this proposal, I describe the in vitro and cell-based assays that I will use to confirm, characterize, and further develop these 13 compounds as “first-of-their kind” small molecule activators selective for sAC. Using the newly discovered sAC activators, I will test the hypothesis that stimulating sAC can enhance lysosomal acidification and stimulate autophagy, and as a result, decrease accumulation of protein aggregates. If successful, these studies will validate small molecule sAC activators as a potential novel therapeutic strategy to treat neurodegenerative disorders.
项目概要/摘要 全球 65 岁以上人口持续增长,预计将翻一番 在接下来的 30 年里,由于这种增加,与年龄相关的神经退行性疾病也会随之增加。 尽管经过数十年的研究,人们仍观察到阿尔茨海默病 (AD) 和帕金森病等疾病。 目前尚无 FDA 批准的疗法可以阻止或逆转疾病进展。 错误折叠的蛋白质聚集体是与年龄相关的 ND 的一个共同特征,并且被认为与此密切相关 在疾病的病理生理学中,蛋白质聚集体可以通过自噬从细胞中清除, 主要的生物降解途径之一在最后一步被降解。 自噬,它们被传递到称为溶酶体的细胞器中,维持酸性。 pH 值在 4-5 之间,可在衰老细胞和细胞模型中维持酸性水解酶的最佳环境。 AD,溶酶体的酸性降低,水解酶的活性降低,因此, 通过自噬(即自噬通量)降解和模型中未消化物质的积累。 AD 病理学中,通过添加外源 cAMP 重新酸化溶酶体 pH 值,逆转了这种表型。 与这些发现一致,我们已经证明 cAMP 是由胞质腺苷酸环化酶异构体产生的,已知 作为可溶性腺苷酸环化酶 (sAC),促进溶酶体酸化 此外,不表达 sAC 的细胞。 显示自噬流减少,sAC 的这一生理作用和其他生理作用已通过使用确定。 为研究 sAC 生物学而开发的抑制剂和各种遗传工具。 目前用于研究sAC的方法缺乏一个关键成分:sAC的药理激活剂来鉴定sAC。 激活剂,我们对这个库中的 400,000 种化学成分进行了高通量筛选。 我们发现了 13 种假定的 sAC 激活剂 在本提案中,我描述了体外和基于细胞的测定。 我将用来确认、表征并进一步开发这 13 种化合物作为“同类首个”小分子 对 sAC 具有选择性的激活剂 使用新发现的 sAC 激活剂,我将测试刺激的假设。 sAC 可以增强溶酶体酸化并刺激自噬,从而减少 如果成功,这些研究将验证小分子 sAC 激活剂作为一种潜在的新型药物。 治疗神经退行性疾病的治疗策略。

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(0)
On-demand male contraception via acute inhibition of soluble adenylyl cyclase.
  • DOI:
    10.1038/s41467-023-36119-6
  • 发表时间:
    2023-02-14
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Balbach, Melanie;Rossetti, Thomas;Ferreira, Jacob;Ghanem, Lubna;Ritagliati, Carla;Myers, Robert W. W.;Huggins, David J. J.;Steegborn, Clemens;Miranda, Ileana C. C.;Meinke, Peter T. T.;Buck, Jochen;Levin, Lonny R. R.
  • 通讯作者:
    Levin, Lonny R. R.
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    $ 3.74万
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作者:{{ showInfoDetail.author }}

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