Impact of microfibril turnover on vascular development and disease

微原纤维周转对血管发育和疾病的影响

基本信息

  • 批准号:
    10741427
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40.25万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-12-01 至 2026-11-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

SUMMARY Dominant FBN1 mutations cause Marfan syndrome, an inherited human connective tissue disorder affecting fibrillin-1 microfibrils and leading to thoracic aortic aneurysms with risk of aortic dissection and rupture. Fibrillin- 1 is a product of vascular smooth muscle cells (VSMC), which provides an important link in the mechanical continuum from the SMC contractile cytoskeleton to the extracellular matrix, in addition to providing a template for elastic fiber assembly. Reduced tissue fibrillin-1 content as a result of FBN1 haploinsufficiency is thought to be the mechanism underlying a significant proportion (over 1/3) of Marfan syndrome mutations. In recent work we found that ADAMTS6, a metalloprotease secreted by VSMC, cleaves both fibrillin-1 and fibrillin-2. The latter is produced primarily during the embryonic period and is thought to have a minor role in the aorta after birth. Analysis of a mouse Adamts6 null mutant, which does not survive past birth, shows an accumulation of both fibrillin-1 and fibrillin-2, with major skeletal and cardiac defects we have genetically attributed to fibrillin-2 accumulation. Thus, ADAMTS6 appears to be a major protease regulating fibrillin microfibril turnover. This provides a compelling rationale for targeting ADAMTS6 in Marfan syndrome in a novel disease- modifying approach. Based on these findings, the overarching hypothesis of this proposal is that ADAMTS6 inactivation in vascular smooth muscle cells postnatally will protect aortic fibrillin-1 microfibrils from proteolytic turnover, thus increasing microfibril abundance and mitigating aortic aneurysm growth and dissection in Marfan syndrome. In Aim 1, we will use a new Adamts6 conditional mutant to test this hypothesis through conditional deletion of Adamts6 in VSMCs in a well-characterized mouse model of severe Marfan syndrome that reliably progresses to dissection and rupture. In Aim 2, we will define the intermolecular interaction of fibrillin-1 and ADAMTS6 to identify the major molecular determinants of proteolysis. In vitro microfibril assembly will be used to test the impact of blocking ADAMTS6-fibrillin interactions. These experiments will inform future approaches for protecting microfibrils from ADAMTS6-mediated turnover. Impact: A disease-modifying approach for Marfan syndrome does not exists, and non-surgical options have not been wholly effective in preventing dissection. These aims leverage our initial discovery that ADAMTS6 cleaves fibrillin-1 for continued investigations intended to drive development of an ADAMTS6 blockade-based disease- modifying approach for Marfan syndrome. Specifically, the disease mechanism in many patients is reduction of fibrillin-1 microfibrils and we aim to enhance microfibril abundance by protecting them from breakdown. Together the aims provide a proof of principle for a possible disease-modifying therapy (Aim 1) and the basis for interfering with ADAMTS6 cleavage of fibrillin-1 (Aim 2). The work proposed herein also addresses fundamental questions of how fibrillin-1 is turned over in the vascular wall.
概括 FBN1 显性突变导致马凡综合征,这是一种遗传性人类结缔组织疾病,影响 fibrillin-1 微纤维并导致胸主动脉瘤,具有主动脉夹层和破裂的风险。原纤维蛋白- 1是血管平滑肌细胞(VSMC)的产物,它在机械运动中提供了重要的环节 除了提供模板之外,从 SMC 收缩细胞骨架到细胞外基质的连续体 用于弹性纤维组装。 FBN1 单倍体不足导致组织原纤维蛋白 1 含量减少,被认为 是大部分(超过 1/3)马凡综合征突变的潜在机制。 在最近的工作中,我们发现 ADAMTS6(一种由 VSMC 分泌的金属蛋白酶)可以裂解 fibrillin-1 和 fibrillin-1。 原纤维蛋白-2。后者主要在胚胎期产生,被认为在发育过程中发挥次要作用。 出生后的主动脉。对出生后无法存活的小鼠 Adamts6 无效突变体的分析显示, 原纤维蛋白 1 和原纤维蛋白 2 的积累,以及我们在遗传上发现的主要骨骼和心脏缺陷 归因于 fibrillin-2 的积累。因此,ADAMTS6 似乎是调节原纤维蛋白微原纤维的主要蛋白酶 周转。这为在一种新疾病中针对马凡综合征中的 ADAMTS6 提供了令人信服的理由—— 修改方法。 基于这些发现,该提案的总体假设是血管中 ADAMTS6 失活 出生后的平滑肌细胞将保护主动脉原纤维蛋白-1 微纤维免受蛋白水解更新,从而增加 微纤维丰度和减轻马凡综合征中的主动脉瘤生长和夹层。在目标 1 中,我们 将使用新的 Adamts6 条件突变体通过条件删除 Adamts6 来检验这一假设 严重马凡综合征小鼠模型中的 VSMC 可靠地进展为解剖 和破裂。在目标 2 中,我们将定义 fibrillin-1 和 ADAMTS6 的分子间相互作用,以确定 蛋白水解的主要分子决定因素。体外微纤维组装将用于测试的影响 阻断 ADAMTS6-原纤维蛋白相互作用。这些实验将为未来的保护方法提供信息 ADAMTS6 介导的周转产生的微纤维。 影响:马凡综合征的疾病缓解方法尚不存在,非手术选择也尚未出现 完全有效地防止解剖。这些目标利用了我们最初发现 ADAMTS6 裂解 fibrillin-1 用于继续研究,旨在推动基于 ADAMTS6 阻断的疾病的开发 马凡综合征的改良方法。具体来说,许多患者的疾病机制是减少 fibrillin-1 微原纤维,我们的目标是通过保护微原纤维免遭分解来提高微原纤维的丰度。一起 这些目标为可能的疾病缓解疗法(目标 1)提供了原理证明以及干扰的基础 ADAMTS6 裂解 fibrillin-1(目标 2)。本文提出的工作还解决了基本问题 fibrillin-1 如何在血管壁中翻转。

项目成果

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