Novel Mechanisms of Oxidative Stress Response in Heart Failure

心力衰竭氧化应激反应的新机制

基本信息

  • 批准号:
    10930191
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 62.53万
  • 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:
    2023-09-23 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Novel Mechanisms of Oxidative Stress Response in Heart Failure A large volume of literature indicates an association of oxidative stress with end stage heart failure. Myocardial ischemia or infarction is the most common cause of heart failure, which is difficult to treat and costly to manage, and has a high mortality rate. A deficiency in oxidant removal or damage repair systems in the myocardium may explain the progression of heart failure. At the cellular level, low to mild levels of oxidative stress activate Nrf2 transcription factor to turn on the expression of antioxidant and detoxification genes. We have found that de novo Nrf2 protein translation serves as an important mechanism for Nrf2 activation under oxidative stress. How certain proteins, such as Nrf2, can be selectively translated when cardiac cells encounter oxidative stress remains largely unknown. When investigating the ribosomes using quantitative LC-MS/MS based proteomics, we have recently discovered that YTHD2, a YTH domain containing N6 methyladenosine (m6A) binding protein, increased its association with the ribosomes during oxidative stress. We have found that YTHD2 increases the binding to Nrf2 mRNA and have detected an increase of m6A in Nrf2 mRNA with oxidative stress. Knocking out YTHD2 blocked oxidants from inducing Nrf2 protein. These data lead us to hypothesize that YTHD2 reading of m6A in the Nrf2 5’ untranslated region (5’UTR) serves as a passport for de novo Nrf2 protein translation under oxidative stress. The loss of Nrf2 protein translation mechanisms may contribute to end stage heart failure. Aim 1 will test that oxidative stress causes Nrf2 mRNA methylation at specific sites and m6A landscape change due to activation of METTL3 methylase. Aim 2 will test whether YTHD2 binding causes a Nrf2 5’UTR conformation change and recruitment of a translation initiation complex for de novo Nrf2 protein translation. Aim 3 will demonstrate the losses of stress induced protein translation machinery, regulated mRNA methylation, and Nrf2 mediated cytoprotection in end stage heart failure patients. Our study will advance the knowledge pertaining to a novel discovery involving RNA methylation for de novo protein translation in oxidative stress response. This project will utilize transcriptomic data from heart failure patients to validate mechanistic findings from laboratory research for implications in real life human disease.
心力衰竭氧化应激反应的新机制 大量文献表明氧化应激与终末期心力衰竭有关。 缺血或梗塞是心力衰竭的最常见原因,治疗困难且管理成本昂贵, 心肌中氧化剂清除或损伤修复系统的缺陷可能导致高死亡率。 在细胞水平上解释心力衰竭的进展,低至轻度氧化应激水平会激活 Nrf2。 我们发现,转录因子可以开启抗氧化和解毒基因的表达。 novo Nrf2 蛋白翻译是氧化应激下 Nrf2 激活的重要机制。 当心肌细胞遇到氧化应激时,某些蛋白质(例如 Nrf2)可以选择性翻译 在使用基于定量 LC-MS/MS 的蛋白质组学研究核糖体时,仍然很大程度上未知。 我们最近发现 YTHD2,一个含有 N6 甲基腺苷 (m6A) 结合蛋白的 YTH 结构域, 在氧化应激过程中,YTHD2 增加了与核糖体的关联。 与 Nrf2 mRNA 结合,并检测到 Nrf2 mRNA 中 m6A 随着氧化应激的敲除而增加。 YTHD2 阻止氧化剂诱导 Nrf2 蛋白。这些数据使我们与 YTHD2 的读数进行斗争。 Nrf2 5’非翻译区 (5’UTR) 中的 m6A 充当 Nrf2 蛋白从头翻译的护照 在氧化应激下,Nrf2蛋白翻译机制的丧失可能导致终末期。 目标 1 将测试氧化应激是否会导致 Nrf2 mRNA 在特定位点和 m6A 甲基化。 由于 METTL3 甲基化酶的激活而导致的景观变化,目标 2 将测试 YTHD2 结合是否会导致 Nrf2 5'UTR 构象变化和从头 Nrf2 蛋白的翻译起始复合物的招募 目标 3 将证明应激诱导的蛋白质翻译机制和 mRNA 调节的损失。 我们的研究将推动终末期心力衰竭患者的甲基化和 Nrf2 介导的细胞保护作用。 有关一项新发现的知识,该发现涉及 RNA 甲基化在氧化中从头蛋白质翻译 该项目将利用心力衰竭患者的转录组数据来验证机制。 实验室研究结果对现实生活中人类疾病的影响。

项目成果

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