Circadian clock and temporal control in nutrient metabolism

昼夜节律时钟和营养代谢的时间控制

基本信息

  • 批准号:
    10754101
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 45.38万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-01 至 2027-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary The circadian clock confers temporal control to metabolic pathways, and its disruption leads to insulin resistance and obesity. Skeletal muscle plays a critical role in nutrient metabolism and protein homeostasis. We and others demonstrated that the muscle-intrinsic clock regulates skeletal muscle development, growth, and metabolism. Despite the extensive studies of circadian regulation in glucose and lipid metabolism, there is a current knowledge gap regarding clock function in protein metabolism that determines muscle mass. In addition, although circadian misalignment is prevalent in a modern lifestyle, potential circadian etiologies underlying muscle wasting and impaired metabolic capacity remains unknown. We have identified a novel clock-driven temporal control of PI3K-Akt-mTORC1 signaling in skeletal muscle that is independent of feeding-induced activation. Surprisingly, clock disruption mimicking shiftwork resulted in progressive muscle atrophy accompanied with impaired PI3K-Akt signaling and elevated protein turnover. Furthermore, mechanistic studies revealed circadian clock transcriptional control of the Insulin/Igf-1-PI3K-Akt-mTOR signaling cascade. These findings, together with prior research support a hypothesis that that the muscle-intrinsic clock confers temporal control in PI3K-Akt-mTOR cascade to drive protein metabolism and insulin sensitivity, and this mechanism underlies circadian disruption-induced muscle atrophy and insulin resistance. The overarching goal of this project is to comprehensively define this newly discovered clock-PI3K-Akt-mTOR regulatory axis in muscle nutrient homeostasis and muscle mass regulation. Specifically, we will leverage our unique clock modulation models with multi-omics approaches to comprehensively define the molecular mechanisms responsible for and the physiological significance of the clock-Akt-mTOR regulatory axis in protein metabolism, insulin sensitivity and muscle mass maintenance. More importantly, we propose to test genetic and pharmacological clock-augmenting interventions to counteract muscle anabolic and metabolic deficits induced by clock disruption. The outcome of this proposal may uncover a circadian etiology underlying impaired metabolic capacity in sarcopenia and provide the mechanistic basis for clock-targeting interventions.
项目摘要 昼夜节律将时间控制赋予代谢途径,其破坏导致胰岛素抵抗 和肥胖。骨骼肌在营养代谢和蛋白质稳态中起着至关重要的作用。我们和其他人 证明肌肉内钟调节骨骼肌肉发育,生长和代谢。 尽管昼夜节律在葡萄糖和脂质代谢中进行了广泛研究,但仍有一个 关于决定肌肉质量的蛋白质代谢中时钟功能的知识差距。此外, 尽管在现代生活方式中普遍存在昼夜节律,但潜在的昼夜节律病因 肌肉浪费和代谢能力受损仍然未知。我们已经确定了一个新颖的时钟驱动 骨骼肌中PI3K-AKT-MTORC1信号传导的时间控制,独立于进食诱导的 激活。出乎意料的是,时钟破坏模仿班次导致肌肉萎缩 伴随着受损的PI3K-AKT信号传导和蛋白质更高的升高。此外,机械研究 揭示了胰岛素/IGF-1-PI3K-AKT-MTOR信号级联的昼夜节律转录控制。这些 调查结果以及先前的研究支持一个假说,即肌肉内在时钟赋予了时间。 控制PI3K-AKT-MTOR级联反应以驱动蛋白质代谢和胰岛素敏感性,以及该机制 昼夜节律诱导的肌肉萎缩和胰岛素抵抗的基础。该项目的总体目标 是为了全面定义这种新发现的肌肉养分中的时钟pi3k-akt-mtor调节轴 稳态和肌肉质量调节。具体来说,我们将利用我们独特的时钟调制模型 多词的方法全面定义了负责的分子机制和 蛋白质代谢,胰岛素敏感性和 肌肉质量维护。更重要的是,我们建议测试遗传和药理时钟调查 应对时钟中断引起的肌肉合成代谢和代谢缺陷的干预措施。结果 该提案可能会发现肌肉减少症的代谢能力受损的昼夜节律学病因 靶向时钟靶向干预措施的机械基础。

项目成果

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作者:{{ showInfoDetail.author }}

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