Novel Regulators of Aging Metabolism Encoded in the Mitochondrial Genome

线粒体基因组编码的衰老代谢的新型调节因子

基本信息

  • 批准号:
    9923533
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 33.83万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-08-01 至 2022-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

 DESCRIPTION (provided by applicant): Mitochondria not only serve as the major source of cellular energy, but also as a coordinator of the highly sophisticated metabolic system. Coordination requires communication, and thus our long-term interest is in how mitochondria transmit messages to regulate metabolic homeostasis. Mitochondrial signaling has emerged as a key regulator of aging, but signals that have been described to date are not encoded in the mitochondrial genome. The identification of Humanin, a peptide encoded in the mitochondrial DNA, provided a paradigm-shifting regulatory mechanism of mitochondrial communication. We have recently discovered a novel peptide encoded within the mitochondrial DNA and named it MOTS-c (Mitochondrial ORF within the Twelve S rRNA). MOTS-c acts on the skeletal muscle and promotes cellular glucose and fatty acid metabolism, mediated by the folate-AMPK pathway. In mice, MOTS-c regulates glucose homeostasis and prevents obesity and insulin-resistance in high-fat fed young mice. We have also obtained evidence supporting MOTS-c-dependent regulation of metabolic aging: (i) MOTS-c levels in mice decline with age in circulation and skeletal muscle concomitantly with the development of muscle insulin-resistance and (ii) systemic injection of MOTS-c for a week sufficiently reversed age-dependent muscle insulin resistance. We hypothesize that MOTS-c is a mitochondrial-encoded regulator of the folate-AMPK pathway that promotes metabolic homeostasis and that restoring the age-dependent decline of MOTS-c can reverse metabolic aging. We propose to study (i) the impact of aging on MOTS-c biology and conversely (ii) the effect of MOTS- c on aging metabolism. We will take a top-down approach with 3 aims to test our hypothesis. Aim 1 will determine the age-dependent impact of MOTS-c on metabolic aging in mice. Aim 2 will examine the role of MOTS-c in regulating cellular metabolism in young vs aged primary muscle cells. Aim 3 will test the folate- AMPK pathway in mediating MOTS-c-dependent metabolism during aging. These findings will add an entirely novel 'mitochondrial-centric' mechanistic layer to the regulation of aging metabolism, and provide a new therapeutic target for age-dependent metabolic conditions.
 描述(申请人提供):线粒体不仅是细胞能量的主要来源,而且是高度复杂的代谢系统的协调者,协调需要沟通,因此我们的长期兴趣是线粒体如何传递信息进行调节。线粒体信号传导已成为衰老的关键调节因子,但迄今为止所描述的信号并未在线粒体基因组中编码。护脑素是一种在线粒体中编码的肽。 DNA 提供了线粒体通讯的范式转换调节机制,我们最近发现了一种在线粒体 DNA 中编码的新型肽,并将其命名为 MOTS-c(MOTS-c 中的线粒体 ORF)作用于骨骼肌和。通过叶酸-AMPK 途径促进细胞葡萄糖和脂肪酸代谢 在小鼠中,MOTS-c 调节葡萄糖稳态并预防高脂肪人群的肥胖和胰岛素抵抗。我们还获得了支持 MOTS-c 依赖性调节代谢衰老的证据:(i) 小鼠中 MOTS-c 水平随着循环和骨骼肌年龄的增长而下降,同时伴随着肌肉胰岛素抵抗的发展。全身注射 MOTS-c 一周,足以逆转年龄依赖性肌肉胰岛素抵抗,我们发现 MOTS-c 是叶酸-AMPK 途径的线粒体编码调节剂,可促进代谢稳态。恢复 MOTS-c 的年龄依赖性衰退可以逆转代谢衰老。我们将研究 (i) 衰老对 MOTS-c 生物学的影响,以及相反的 (ii) MOTS-c 对衰老代谢的影响。自上而下的方法 3 旨在检验我们的假设。目标 1 将确定 MOTS-c 对小鼠代谢衰老的年龄依赖性影响,目标 2 将检查 MOTS-c 在调节年轻与老年原代细胞代谢中的作用。肌肉细胞。目标 3 将测试叶酸 AMPK 通路在衰老过程中介导 MOTS-c 依赖性代谢的作用。这些发现将为衰老代谢的调节添加全新的“以线粒体为中心”的机制层,并为年龄相关的疾病提供新的治疗靶点。依赖的代谢条件。

项目成果

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