Removal of damaged mitochondria by alternative autophagy
通过替代自噬去除受损的线粒体
基本信息
- 批准号:10630824
- 负责人:
- 金额:$ 57.15万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-08-15 至 2025-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AgingAutophagocytosisAutophagosomeBiogenesisCardiacCardiac MyocytesChIP-seqChronicChronic PhaseConsumptionDevelopmentDiabetes MellitusDifferentiation and GrowthExcisionFunctional disorderFundingGenesGenetic TranscriptionGoalsHeartHeart DiseasesHeart HypertrophyHeart failureHigh Fat DietHomeostasisImpairmentInflammationInterventionIschemiaKnockout MiceKnowledgeMediatingMetabolismMitochondriaMolecularMorphologyMusMyocardial dysfunctionOrganellesParkinPathologicPhasePlayProductionPropertyProteinsQuality ControlRIPK1 geneRoleStressTFE3 geneTestingTranscription CoactivatorUp-Regulationcell typediabetic cardiomyopathydiabetic patientheart cellimprovedin vivolipidomicsloss of functionmitochondrial dysfunctionmouse modelmyocardial injurynovelobese personpreventprogramsprotein complexresponsetranscriptome
项目摘要
Summary
Mitochondria are central intracellular organelles that mediate metabolism and ATP production. In order to
maintain the function of mitochondria during stress, cardiomyocytes (CMs) have multiple layers of quality
control mechanisms mediating mitochondrial fission/fusion, degradation and biogenesis. Mitophagy, a
mitochondria-selective form of autophagy, is a major mechanism of degradation of damaged mitochondria and
protects the heart against heart failure. In general, mitophagy is induced by the same molecular mechanisms
commonly used by general autophagy, including “autophagy-related” (Atg) molecules, and additional
molecules, including Pink1/Parkin. However, increasing lines of evidence suggest that mitophagy is also
induced independently of conventional autophagy. During the past funding cycle, we have shown that an
unconventional form of mitophagy plays a more critical role in protecting the heart during ischemia than the
conventional form of mitophagy. This unconventional form of mitophagy, called alternative mitophagy, utilizes
molecular machinery distinct from that used by conventional mitophagy, namely the Ulk1-Rab9-Rip1-Drp1
protein complex. Currently, the functional significance and the molecular mechanisms of alternative mitophagy
remain poorly understood. Our long-term goal is to demonstrate the functional significance of alternative
mitophagy in the heart during chronic and more pathologically relevant conditions in vivo, elucidate the
underlying molecular mechanisms, and eventually apply our knowledge to treat heart disease by stimulating
alternative mitophagy. Interestingly, although conventional autophagy and mitophagy are activated in response
to high fat diet (HFD) consumption in the mouse model of diabetic cardiomyopathy, their activation is transient
and they protect the heart only during the early phase of HFD consumption. On the other hand, an
unconventional form of mitophagy is activated in a more prolonged manner and appears to play an essential
role in protecting the heart during the chronic phase of HFD consumption. We here hypothesize that
alternative mitophagy is the predominant form of mitophagy in the heart during the chronic phase of
HFD consumption and plays an essential role in protecting the heart against diabetic cardiomyopathy.
Alternative mitophagy is activated through a TFE3-dependent transcriptional program and the direct
association of a large protein complex, containing Drp1 and Drp1 interacting proteins, with
mitochondria. We will test our hypothesis using unique indicators of mitophagy, genetically altered mouse
models, morphological analyses, including immunogold analyses, lipidomics, transcriptome analyses, and
ChIP-sequencing analyses. Our study will demonstrate a novel and targetable mitochondrial quality control
mechanism during the chronic development of diabetic cardiomyopathy. Our study should lead to the
development of novel interventions to maintain the quality of mitochondria in diabetic patients and alleviate
their cardiac complications, including cardiac hypertrophy/dysfunction, lipotoxicity, and inflammation.
概括
线粒体是介导新陈代谢和 ATP 产生的中心细胞器。
在应激期间维持线粒体功能,心肌细胞(CM)具有多层质量
介导线粒体裂变/融合、降解和生物发生的控制机制。
线粒体选择性形式的自噬,是受损线粒体降解的主要机制
一般来说,线粒体自噬是由相同的分子机制诱导的。
一般自噬常用的分子,包括“自噬相关”(Atg)分子,以及其他
然而,越来越多的证据表明线粒体自噬也是如此。
在过去的资助周期中,我们已经证明了传统自噬的独立诱导。
与线粒体自噬相比,非常规形式的线粒体自噬在保护缺血期间的心脏方面发挥着更重要的作用。
传统形式的线粒体自噬 这种非常规形式的线粒体自噬称为替代线粒体自噬。
与传统线粒体自噬所使用的分子机制不同,即 Ulk1-Rab9-Rip1-Drp1
目前,替代线粒体自噬的功能意义和分子机制。
我们的长期目标是证明替代方案的功能意义。
在慢性和更病理相关的体内条件下心脏中的线粒体自噬,阐明了
潜在的分子机制,并最终应用我们的知识通过刺激来治疗心脏病
替代线粒体自噬暗示,尽管传统的自噬和线粒体自噬被激活。
对于糖尿病心肌病小鼠模型中的高脂肪饮食(HFD)消耗,它们的激活是短暂的
另一方面,它们仅在食用 HFD 的早期阶段才能保护心脏。
非常规形式的线粒体自噬以更长时间的方式被激活,并且似乎发挥着重要作用
我们在这里捕捉到了这一点。
替代性线粒体自噬是心脏慢性期线粒体自噬的主要形式
食用 HFD 在保护心脏免受糖尿病性心肌病方面发挥着重要作用。
替代性线粒体自噬是通过 TFE3 依赖性转录程序激活的,并且直接
包含 Drp1 和 Drp1 相互作用蛋白的大型蛋白质复合物的关联
我们将使用线粒体自噬的独特指标(基因小鼠)来检验我们的假设。
模型、形态学分析,包括免疫金分析、脂质组学、转录组分析,以及
我们的研究将展示一种新颖且可靶向的线粒体质量控制。
我们的研究应该得出糖尿病心肌病慢性发展过程中的机制。
开发新的干预措施以维持糖尿病患者的线粒体质量并缓解症状
他们的心脏并发症,包括心脏肥大/功能障碍、脂毒性和炎症。
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)
Alternative mitophagy is a major form of mitophagy in the chronically stressed heart.
替代性线粒体自噬是长期应激心脏中线粒体自噬的主要形式。
- DOI:10.1080/15548627.2022.2025573
- 发表时间:2022
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- 影响因子:13.3
- 作者:Sadoshima,Junichi
- 通讯作者:Sadoshima,Junichi
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- 通讯作者:Sadoshima J
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