Microprotein Regulation of Mitochondrial Function

线粒体功能的微生物蛋白调节

基本信息

项目摘要

Project Summary Heart failure is a complex clinical syndrome that is driven by impaired myocardial contractile performance. Several metabolic alterations contribute to heart failure, including mitochondrial dysfunction and changes in cardiac substrate utilization, resulting in energy deficiency and reduced cardiomyocyte contractility. Current therapies for heart failure treat the symptoms rather than the mechanisms underlying the etiology of the disease and are unable to reverse the molecular changes that occur in diseased cardiomyocytes. Developing novel approaches to enhance mitochondrial function and modulate cardiac metabolism in heart failure is a promising approach towards correcting myocardial energetics to restore heart function. Despite the central role that mitochondria play in cardiac health and disease, we are still lacking critical insight into how many fundamental mitochondrial processes are regulated at the molecular level. Recent computational and experimental data suggest that the mammalian genome contains thousands of previously overlooked small proteins called microproteins, and hundreds of these have been linked to the mitochondria where they are thought to play important roles as regulatory molecules. Examples of mitochondrial microproteins (MitoMPs) have been shown to regulate essential mitochondrial processes including cellular respiration, substrate utilization, metabolism and stress signaling. MitoMPs typically manifest their functions by binding to and regulating larger protein partners or multiprotein complexes within membrane domains. In line with this, we recently discovered 2 novel MitoMPs named MOXI (micropeptide regulator of b-oxidation) and mitolamban, which each interact with discrete metabolic regulatory complexes to perform distinct functions. MOXI plays a critical role in regulating long chain fatty acid oxidation, likely through a direct interaction with the mitochondrial trifunctional protein (MTP), while mitolamban interacts with complex III of the electron transport chain and contributes to complex assembly and function. Here we propose a comprehensive research plan to dissect the molecular mechanisms of action of MOXI (Aim 1) and mitolamban (Aim 2) in the heart using gain- and loss-of-function mouse models. Additionally, we aim to evaluate their potential as therapeutic targets using experimental models of heart failure and ischemic heart disease. Furthermore, towards the goal of gaining a more complete understanding of mitochondrial biology in the heart, we propose the functional analysis of 3 newly identified MitoMPs (Aim 3). We hypothesize that these microproteins play unique roles in regulating distinct aspects of mitochondrial function and metabolism and that their functional characterization could give rise to novel targets for heart failure therapeutics.
项目摘要 心力衰竭是一种复杂的临床综合症,受心肌收缩受损驱动 表现。几种代谢改变导致心力衰竭,包括线粒体 功能障碍和心脏底物利用率的变化,导致能源缺乏和 降低心肌细胞收缩力。当前的心力衰竭治疗症状而不是 比疾病病因的基础机制,无法扭转 患病的心肌细胞发生的分子变化。发展新颖的方法 增强线粒体功能并在心力衰竭中调节心脏代谢是一种有希望的 纠正心肌能量以恢复心脏功能的方法。尽管有中央 线粒体在心脏健康和疾病中发挥的作用,我们仍然缺乏对 在分子水平上调节了多少个基本线粒体过程。最近的 计算和实验数据表明哺乳动物基因组包含数千个 以前被忽视的小蛋白称为微蛋白,其中数百种是 与线粒体有关,在那里它们被认为是调节分子的重要作用。 线粒体微蛋白(MITOMPS)的实例已被证明可以调节必需品 线粒体过程包括细胞呼吸,底物利用率,代谢和应力 信号。 MITOMP通常通过结合和调节较大蛋白质来表现其功能 膜结构域内的伴侣或多蛋白络合物。因此,我们最近 发现了2个名为Moxi的新型MITOMP(B-氧化的微肽调节剂)和 Mitolamban,每种都与离散的代谢调节配合物相互作用以执行不同的 功能。 Moxi在调节长链脂肪酸氧化中起着至关重要的作用,可能通过A 与线粒体三官能蛋白(MTP)直接相互作用,而Mitolamban相互作用 具有电子传输链的复合物III,并有助于复杂的组装和功能。 在这里,我们提出了一项全面的研究计划,以剖析作用的分子机制 莫西(AIM 1)和Mitolamban(AIM 2)在心脏中使用功能和功能丧失鼠标 型号。此外,我们旨在使用实验评估其作为治疗靶标的潜力 心力衰竭和缺血性心脏病的模型。此外,要获得一个目标 对心脏中线粒体生物学的更完整理解,我们提出了功能 分析3个新鉴定的MITOMP(AIM 3)。我们假设这些微蛋白会发挥 在调节线粒体功能和新陈代谢的不同方面的独特作用以及它们 功能表征可能导致心力衰竭治疗的新目标。

项目成果

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