NOVEL LIPID 2ND MESSENGERS REGULATING BIOENERGETICS AND SIGNALING IN HUMAN MYOCARDIUM

调节人体心肌生物能量和信号传导的新型脂质第二信使

基本信息

  • 批准号:
    9281066
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 38.13万
  • 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:
    2016-07-01 至 2020-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ABSTRACT Mitochondria are essential subcellular organelles that serve multiple functions in cellular biology including energy production, metabolism, lipid synthesis and signaling. Due to the ease of genetic manipulation in mouse models, a large majority of mechanistic inferences about heart failure have been made from gain of function or loss of function studies of specific enzymes during heart failure in mice. However, profound differences in the chemistry and physiology of murine mitochondria are present in comparison to human mitochondria. These include vast differences between murine and human mitochondrial phospholipid compositions, their repertoires of lipid 2nd messengers generated in response to stress, and the enzymic mediators responsible for modulating human mitochondrial signaling and bioenergetics. To bridge the translational gap between mouse and humans, we have focused our studies on the roles of lipid 2nd messengers present in human hearts and their impact on human heart mitochondrial bioenergetic and signaling functions. Recently, we have discovered a series of novel lipid 2nd messengers generated by human mitochondria which are dynamically regulated during the progression of heart failure in humans. Moreover, we have demonstrated that these novel lipid 2nd messengers modulate human mitochondrial energy production, bioenergetic efficiency and cellular signaling. Accordingly, a major goal of the proposed research is to identify the chemical mechanisms that integrate mitochondrial function with human cardiac myocyte physiology through novel lipid 2nd messengers we identified in human myocardium. Through utilization of an integrated series of mass spectrometric technologies we developed/employ including LC-MS/MS with charge-switch derivatization, multiple reaction monitoring, and high mass accuracy analysis of suites of product ions, we have identified and quantified many new natural products some of which we have already been shown to modulate human mitochondrial bioenergetics and signaling. The first goal is to identify the molecular mechanisms which initiate the generation of these novel lipid 2nd messengers from human myocardial phospholipids and identify the biochemical pathways which generate these natural products. The second goal of the proposed research is to identify the chemical diversity of these natural products and clarify their enantiomeric purity in extracts of human myocardium. Identification of enantiomerically pure natural products in human myocardium will demonstrate that they are produced by specific enzymes and that they are not products of adventitious oxidation. The third goal of the proposed studies is to mechanistically identify their roles in modulating human heart mitochondrial bioenergetics and signaling. Collectively, the proposed research is a unique opportunity to dramatically accelerate identification of the roles of human heart lipid 2nd messengers in precipitating human mitochondrial dysfunction that promotes the progression of human heart failure. This targeted translational approach will directly identify bona fide pharmacologic targets for treatment of human heart failure.
抽象的 线粒体是必不可少的亚细胞细胞器,在细胞生物学中起多种功能 能源生产,代谢,脂质合成和信号传导。由于易于遗传操作 鼠标模型,大多数关于心力衰竭的机理推断是通过获得的 在小鼠心力衰竭期间特定酶的功能或功能研究。但是,深刻 与人类相比,鼠线粒体的化学和生理学的差异存在 线粒体。这些包括鼠和人线粒体磷脂之间的巨大差异 成分,它们的脂质第二信使的曲目,响应压力,酶和酶 负责调节人线粒体信号传导和生物能学的介体。桥接 小鼠和人之间的翻译差距,我们将研究重点放在脂质第二 人类心中出现的使者及其对人类心脏线粒体生物能的影响 信号功能。最近,我们发现了人类产生的一系列小说脂质第二信使 线粒体在人类心力衰竭进展过程中受动态调节。而且,我们 已经证明了这些新型脂质第二信使调节人线粒体能量的产生, 生物能效率和细胞信号传导。因此,拟议研究的主要目标是确定 将线粒体功能与人心肌细胞生理的化学机制 通过新颖的脂质第二使者,我们在人体心肌中鉴定出来。通过利用集成的 我们开发/采用的一系列质谱技术,包括带电荷开关的LC-MS/MS 衍生化,多反应监测和产品离子套件的高质量精度分析,我们有 识别并量化了许多新天然产品,其中一些我们已经被证明可以调节 人线粒体生物能学和信号传导。第一个目标是确定分子机制 启动这些新型脂质第二个使者从人体心肌磷脂的产生,并识别 生成这些天然产物的生化途径。拟议研究的第二个目标是 确定这些天然产物的化学多样性,并阐明其对映体的纯度 人心肌。在人心肌中鉴定对映体纯天然产物将 证明它们是由特定酶生产的,并且不是不定的产物 氧化。拟议的研究的第三个目标是机械地识别其在调节人类中的作用 心脏线粒体生物能学和信号传导。总的来说,拟议的研究是一个独特的机会 大大加速了人类心脏脂质第二使者在沉淀人的作用的鉴定 线粒体功能障碍促进人类心力衰竭的进展。这是针对性的翻译 方法将直接识别真正的药理目标来治疗人体心力衰竭。

项目成果

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