Molecular Mechanism of Mitochondrial Membrane Transport
线粒体膜运输的分子机制
基本信息
- 批准号:10396663
- 负责人:
- 金额:$ 41.96万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-07-01 至 2024-04-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AddressAdoptedAffinityAllosteric RegulationApoptosisArchitectureBindingBinding SitesBiophysicsCalciumCalorimetryCationsCell DeathCell SurvivalCellsComplexCryoelectron MicroscopyCrystallizationDiseaseEpilepsyFutureGatekeepingHeart failureHomeostasisHomologous GeneHumanIon ChannelIonsLinkMediatingMetabolicMethodsMitochondriaMolecularMolecular ProbesMuscular DystrophiesMutationN-terminalNeurodegenerative DisordersNeuronsPathologyPhysiologicalPhysiological ProcessesPhysiologyPlayPost-Translational Protein ProcessingProcessProductionPropertyProtein IsoformsProteinsRegulationReperfusion InjuryResolutionRestRoleRouteRuthenium RedShapesSignal TransductionStructureTherapeuticTimeTissuesTitrationsTransmembrane TransportWorkbasecalcium uniportercell growthdesignexcitotoxicityexperimental studyimprovedinhibitorinsightmitochondrial membranenovelnovel therapeuticspreventresponsetherapeutic targetuptake
项目摘要
PROJECT SUMMARY
Mitochondrial calcium (Ca2+) uptake is central to many fundamental physiological processes. It stimulates ATP
production during times of increased metabolic need and provides a Ca2+ sink to modulate Ca2+-mediated
signaling locally within a cell. Mitochondrial Ca2+ concentrations also regulate apoptosis and dysregulation––
specifically, Ca2+ overload––is a hallmark of pathologies ranging from neuronal excitotoxicity to heart failure and
some epilepsies to muscular dystrophies. Yet despite the importance of mitochondrial Ca2+ uptake in normal
physiology and disease, the molecular machinery mediating this process is relatively recently identified and many
fundamental questions remain to be answered.
The main route of Ca2+ influx to mitochondria is a channel called mitochondrial calcium uniporter, which
includes the ubiquitous pore-forming subunit MCU and, depending on the species, several regulatory subunits
(termed “uniplex” when in complex). This novel channel is highly selective for Ca2+, and its activity is tightly
regulated by cytosolic Ca2+ concentration.
My group recently determined a high-resolution crystal structure for a fungal MCU that defined a novel
channel architecture and revealed a high-affinity Ca2+-binding site. Moreover, our cryo-EM structure of the human
uniplex holocomplex revealed its architecture and hints at the mechanisms by which it is regulated. With these
structures and the methods we developed, my lab is uniquely poised to embark on the mechanistic
understanding of the mitochondrial calcium uniporter.
Here, we propose to: 1) elucidate the structural and biophysical basis of ion selectivity, conduction and
inhibition; 2) understand mechanisms of the channel gating and the long-range modulation; and 3) probe the
molecular basis of Ca2+-dependent regulation of the uniplex.
These results will give us much needed mechanistic insights into the activity and regulation of mitochondrial
calcium uniporter, expanding our understanding of general principles of Ca2+ channels. In addition, they should
provide a strong framework to aid the design of MCU inhibitors, which may represent promising treatments for
diseases and pathologies marked by MCU dysregulation and mitochondrial Ca2+ overload.
!
项目概要
线粒体钙 (Ca2+) 吸收是许多基本生理过程的核心,它会刺激 ATP。
在代谢需求增加时产生,并提供 Ca2+ 汇来调节 Ca2+ 介导的
细胞内的局部信号传导也调节细胞凋亡和失调––
具体来说,Ca2+超载是从神经元兴奋性毒性到心力衰竭等病理学的标志
然而,尽管线粒体 Ca2+ 摄取在正常情况下很重要,但某些癫痫会导致肌营养不良。
生理学和疾病中,介导这一过程的分子机制是最近才被识别出来的,并且许多
基本问题仍有待回答。
Ca2+ 流入线粒体的主要途径是一种称为线粒体钙单向转运蛋白的通道,该通道
包括普遍存在的成孔亚基 MCU,以及根据物种不同还包括几个调节亚基
(在复合物中称为“单链”)。这种新型通道对 Ca2+ 具有高度选择性,并且其活性紧密。
受细胞质 Ca2+ 浓度调节。
我的团队最近确定了真菌 MCU 的高分辨率晶体结构,定义了一种新颖的
通道结构并揭示了高亲和力的 Ca2+ 结合位点此外,我们的人体冷冻电镜结构。
uniplex Holocomplex揭示了它的结构并暗示了它的调节机制。
结构和我们开发的方法,我的实验室独特地准备着手机械
了解线粒体钙单向转运蛋白。
在这里,我们建议:1)阐明离子选择性、传导和离子传导的结构和生物物理基础。
抑制;2) 了解通道门控和远程调制的机制;3) 探测
单链Ca2+依赖性调节的分子基础。
这些结果将为我们提供关于线粒体活性和调节的急需的机制见解。
钙单向转运蛋白,扩展了我们对 Ca2+ 通道一般原理的理解。
提供了一个强大的框架来帮助设计 MCU 抑制剂,这可能代表了有前途的治疗方法
以 MCU 失调和线粒体 Ca2+ 超载为特征的疾病和病理。
!
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Liang Feng其他文献
Liang Feng的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Liang Feng', 18)}}的其他基金
Molecular mechanisms of gamma-secretase modulation central to Alzheimer’s disease
γ-分泌酶调节的分子机制对阿尔茨海默病至关重要
- 批准号:
10590920 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 41.96万 - 项目类别:
Molecular Mechanism of Mitochondrial Membrane Transport
线粒体膜运输的分子机制
- 批准号:
10034915 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 41.96万 - 项目类别:
Molecular Mechanism of Mitochondrial Membrane Transport
线粒体膜运输的分子机制
- 批准号:
10187602 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 41.96万 - 项目类别:
Molecular Mechanism of Mitochondrial Membrane Transport
线粒体膜运输的分子机制
- 批准号:
10610401 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 41.96万 - 项目类别:
Structure and Function of SWEET Sugar Transporters
SWEET糖转运蛋白的结构和功能
- 批准号:
10453739 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 41.96万 - 项目类别:
Structure and Function of SWEET Sugar Transporters
SWEET糖转运蛋白的结构和功能
- 批准号:
10219289 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 41.96万 - 项目类别:
Structure and Function of SWEET Sugar Transporters
SWEET糖转运蛋白的结构和功能
- 批准号:
9333389 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 41.96万 - 项目类别:
Structure and Function of SWEET Sugar Transporters
SWEET糖转运蛋白的结构和功能
- 批准号:
10672222 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 41.96万 - 项目类别:
相似国自然基金
基于空间代谢流技术探究人参-远志药对通过纠偏单胺类神经递质代谢紊乱治疗阿尔茨海默病的整合作用模式
- 批准号:82304894
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
USP46通过去泛素化修饰RAP80促进同源重组修复的分子机制及其在三阴乳腺癌中的功能研究
- 批准号:82373150
- 批准年份:2023
- 资助金额:48 万元
- 项目类别:面上项目
IL-32通过FAT4介导调控Hippo/YAP信号通路在椎间盘退变中的作用及机制研究
- 批准号:82302737
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
NMN通过肠道活泼瘤胃球菌调控猪胆酸-GLP-1通路改善PCOS的机制研究
- 批准号:32300989
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
徐氏抑肝扶脾方通过ATP/P2X2-TRPV1信号通路调控肠胶质细胞自噬减轻肝郁脾虚型IBS-D神经炎症的机制研究
- 批准号:82305135
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
DeADP-ribosylation of host targets mediated by a bacterial effector
由细菌效应子介导的宿主靶标的 DeADP-核糖基化
- 批准号:
10667971 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 41.96万 - 项目类别:
Scalable platforms for understudied histone modifications and modifiers
用于未充分研究的组蛋白修饰和修饰剂的可扩展平台
- 批准号:
10567849 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 41.96万 - 项目类别:
Coordination of DNA Metabolism by Replication Protein A
复制蛋白 A 协调 DNA 代谢
- 批准号:
10623523 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 41.96万 - 项目类别:
Towards a Quantum-Mechanical Understanding of Redox Chemistry in Proteins
对蛋白质氧化还原化学的量子力学理解
- 批准号:
10606459 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 41.96万 - 项目类别:
Mechanisms and therapeutic targeting of osteoimmune functions of RANKL in breast cancer
RANKL在乳腺癌中的骨免疫功能的机制和治疗靶点
- 批准号:
10586000 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 41.96万 - 项目类别: