The Deubiquitinase CYLD Controls Multiple Cell Death Pathways in the Heart

去泛素酶 CYLD 控制心脏中的多种细胞死亡途径

基本信息

  • 批准号:
    10545046
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 38.88万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-04-01 至 2026-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary/Abstract Cardiac cell death by apoptosis and/or necrosis is a hallmark of cardiac ischemic injury, pathological remodeling, and end-stage heart failure. In contrast to apoptosis, the role of necrosis in the pathogenesis of heart disease has been largely understudied. Emerging evidence has identified several forms of “programmed necrosis”, such as death receptor-mediated necrosis (termed “necroptosis”), mitochondria-mediated necrosis, and oxidative stress-induced necrosis. How programmed necrosis is regulated in the heart remains largely unknown, and preventing necrosis is still an important challenge. Moreover, currently no molecular strategies are available to simultaneously target multiple cell death processes in heart disease. Here, our preliminary studies identified an unexpected role for CYLD (cylindromatosis), a lysine 63 (K63)-specific deubiquitinase, as a key regulator of multiple cell death pathways in cardiomyocytes, including apoptosis, necroptosis, and oxidative stress-induced necrosis. Intriguingly, CYLD expression was markedly upregulated in the heart following ischemic injury. Using Cyld knockout and transgenic mouse models, our preliminary data further show that ablation of CYLD attenuated, whereas overexpression of CYLD exacerbated, cardiac ischemic injury. Importantly, ablation of CYLD inhibited apoptosis, necroptosis, and necrosis in cardiomyocytes, whereas overexpression of CYLD showed the opposite effect. Mechanistically, our data reveal a K63-linked polyubiquitination (K63-Ub) dependent cell death signaling mechanism whereby CYLD controls the ubiquitination status and activity of three cell death regulators: TRAF2, TAK1 and AKT/PKB. Therefore, we hypothesize the deubiquitinase CYLD is a key regulator of multiple cell death pathways and a promising therapeutic target for cardiac ischemic injury and remodeling. Using genetic loss- and gain-of-function strategies, we will address two specific aims: Aim 1) To investigate the novel role of CYLD as a key regulator of myocardial cell death, ischemic injury, and remodeling using Cyld knockout and transgenic models and AAV9-shCYLD vectors. Aim 2) To define a CYLD-mediated, K63-Ub dependent cell death signaling network regulating apoptosis, necroptosis, and necrosis in cardiomyocytes. This project investigates a novel CYLD-mediated cell death signaling network in the heart and its functional relevance in cardiac ischemic injury and remodeling. Moreover, the proposed studies will define a K63-Ub dependent mechanism regulating apoptosis, necroptosis, and necrosis, which constitutes a new paradigm of cell death regulation. These studies also have important translational implications by providing new anti-cell death strategies, given our preliminary results revealing CYLD as a molecular target for multiple cell death processes.
项目摘要/摘要 心脏细胞死亡和/或坏死是心脏缺血性损伤,病理重塑的标志 和最终心力衰竭。与凋亡相反,坏死在心脏病发病机理中的作用 新兴证据已经确定了几种形式的“编程坏死”,这样 由于死亡受体介导的坏死(称为“坏死”),线粒体介导的坏死和氧化性 应力诱导的坏死。如何在心脏中调节编程坏死仍在很大程度上仍然未知,并且 预防坏死仍然是一个重要的挑战。此外,目前尚无分子策略 类似地靶向心脏病中的多个细胞死亡过程。在这里,我们的初步研究确定了 CYLD(cylindromatisos)的意外作用,赖氨酸63(K63)特异性去泛素酶,作为关键调节剂 心肌细胞中的多个细胞死亡途径,包括凋亡,坏死和氧化应激诱导 坏死。有趣的是,在缺血性损伤后心脏中明显更新CYLD表达。使用 CYLD敲除和转基因小鼠模型,我们的初步数据进一步表明CYLD消融 减弱,而CYLD的过度表达加剧,心脏缺血性损伤。重要的是,消融 CYLD抑制心肌细胞的凋亡,坏死和坏死,而CYLD的过表达 显示了相反的效果。从机械上讲,我们的数据揭示了K63连接的多泛素化(K63-UB)依赖 CYLD控制三个细胞死亡的泛素化状态和活动的细胞死亡信号传导机制 调节器:TRAF2,TAK1和AKT/PKB。因此,我们假设去泛素酶CYLD是关键调节剂 多个细胞死亡途径以及心脏缺血性损伤和重塑的有前途的治疗靶标。 使用遗传损失和功能障碍策略,我们将解决两个具体目标:目标1) CYLD作为心肌细胞死亡,缺血性损伤和使用CYLD重塑的新作用 敲除和转基因模型以及AAV9-Shcyld载体。目标2)定义CYLD介导的K63-UB 依赖细胞死亡信号传导网络调节心肌细胞中的细胞凋亡,坏死和坏死。这 项目研究了一个新型的CYLD介导的细胞死亡信号网络及其功能相关性 在心脏缺血性损伤和重塑中。此外,拟议的研究将定义K63-UB依赖性 调节细胞凋亡,坏死和坏死的机制,构成了细胞死亡的新范式 规定。这些研究还通过提供新的抗细胞死亡具有重要的翻译意义 鉴于我们的初步结果揭示了CYLD是多个细胞死亡过程的分子靶标的策略。

项目成果

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