Mechanosensitive determinants of podocyte physiology
足细胞生理学的机械敏感决定因素
基本信息
- 批准号:10188521
- 负责人:
- 金额:$ 42.43万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-07-01 至 2023-04-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AblationActin-Binding ProteinActinsAdhesionsAdriamycin PFSAreaBindingBiological ProcessBiologyBiomechanicsBiophysicsCalciumCalcium SignalingCardiacCardiac MyocytesCellsCellular MorphologyComputer ModelsConfocal MicroscopyCytoskeletonDataDatabasesDiabetic NephropathyDifferential EquationDilated CardiomyopathyDiseaseDisease ProgressionDisease modelDrug TargetingEnvironmentExhibitsFamilyFiltrationFocal AdhesionsFocal Segmental GlomerulosclerosisFoot ProcessFunctional disorderGenerationsGeometryGraphHealthHeartHeart AbnormalitiesHeart HypertrophyHypertensionImageIn SituIn VitroInjectionsInjuryKidneyKidney DiseasesKnock-outKnockout MiceLeadLinkLoxP-flanked alleleMaintenanceMapsMeasuresMechanicsMicrofilamentsMiningModelingMolecularMorphologyMusMuscle CellsMuscle functionMutationMyocardiumNPHS2 proteinNeighborhoodsPathway AnalysisPathway interactionsPatientsPharmaceutical PreparationsPhenotypePhysiologicalPhysiologyPlasmaPlayProcessProtein IsoformsProteinsProteinuriaProteomicsPuromycinRattusResolutionRoleScaffolding ProteinScanning Probe MicroscopesSignal TransductionSkeletal MuscleSmooth Muscle MyocytesSpeedStimulusStressStructureSurgical ClipsSystemTestingTherapeuticTissuesbasecell motilitycrosslinkelastographyexperimental studyglomerular functionimprovedin silicoin vivoknock-downknockout animallive cell imaginglive cell microscopymechanotransductionnebulettenebulinnew therapeutic targetnovelpodocytepressureresilienceresponsescreeningtext searchingtherapeutic target
项目摘要
Project Summary
Kidney podocytes operate under substantial biomechanical stress as part of their physiological function to filter
plasma. They have a specialized dynamic actin cytoskeleton structure to reinforce the fragile foot process
morphology that is required for their function. Using in vivo proteomic screening and mining of NephroSeq data,
we have identified nebulette as a novel scaffolding protein that may play a role in organization and
maintenance of the podocyte cytoskeleton and adhesion. Nebulette is an actin-binding protein expressed
highly in the heart; mutations on its nebulin repeat domains have been linked to abnormal cardiac
biomechanics and dilated cardiac hypertrophy. We hypothesize that nebulette plays a critical role in stability of
actin filaments in kidney podocytes, increasing their biomechanical resilience against injury. We will test this
hypothesis in vitro and in vivo using cultured primary podocytes and podocyte-specific nebulette knockout mice,
respectively. We will use high-content imaging to characterize morphological changes associated with
nebulette ablation and live-cell microscopy to determine its effects on cell motility and calcium dynamics. We
will also quantitatively characterize cytoskeletal biomechanics using atomic force microscope elastography. We
will then use proteomics and network analyses to construct a spatially specific partial differential equations-
based dynamical model to quantify contribution of different biphysical components of nebulette in cytoskeletal
stability and focal adhesion distribution and function. This in silico process will also identify likely drug targets
that may modulate podocyte mechanobiology in a cell-specific manner. We will finally test the contribution of
nebulette to in vivo podocyte physiology using two different disease models in podocyte-specific nebulette
knockout mice. Through these experiments and computational modeling, we will thoroughly characterize the
role of nebulette in glomerular physiology, and potentially identify novel pathways to modify biomechanical
resilience of podocytes under healthy and disease conditions.
项目概要
肾足细胞在巨大的生物力学压力下运作,作为其过滤生理功能的一部分
等离子体。它们具有专门的动态肌动蛋白细胞骨架结构,可以强化脆弱的足突
其功能所需的形态。利用体内蛋白质组筛选和 NephroSeq 数据挖掘,
我们已经确定星云是一种新型支架蛋白,可能在组织和
维持足细胞的细胞骨架和粘附。 Nebulette 是一种表达的肌动蛋白结合蛋白
高度在心里;其星云蛋白重复结构域的突变与心脏异常有关
生物力学和扩张的心脏肥大。我们假设星云在稳定性中起着至关重要的作用
肾足细胞中的肌动蛋白丝,增加其抗损伤的生物力学弹性。我们将测试这个
使用培养的原代足细胞和足细胞特异性星云敲除小鼠进行体外和体内假设,
分别。我们将使用高内涵成像来表征与相关的形态变化
星云消融和活细胞显微镜检查,以确定其对细胞运动和钙动力学的影响。我们
还将使用原子力显微镜弹性成像定量表征细胞骨架生物力学。我们
然后将使用蛋白质组学和网络分析来构建空间特定的偏微分方程 -
基于动力学模型来量化细胞骨架中星云不同双物理成分的贡献
稳定性和粘着斑分布和功能。这种计算机模拟过程还将识别可能的药物靶点
可能以细胞特异性方式调节足细胞力学生物学。我们最终将测试的贡献
使用足细胞特异性星云中的两种不同疾病模型将星云与体内足细胞生理学联系起来
基因敲除小鼠。通过这些实验和计算模型,我们将彻底表征
星云在肾小球生理学中的作用,并可能确定改变生物力学的新途径
足细胞在健康和疾病条件下的恢复能力。
项目成果
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