Functional Involvement of IntegrinB4/ITGB4 and Kindlin/FERMT2 in Focal Adhesion Dynamic Remodeling in ARDS

IntegrinB4/ITGB4 和 Kindlin/FERMT2 在 ARDS 粘着动态重塑中的功能参与

基本信息

  • 批准号:
    10871783
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40.52万
  • 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:
    2016-09-20 至 2027-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

ABSTRACT: The elevated ARDS mortality observed in the COVID-19 pandemic has highlighted the contribution of excessive mechanical stress produced by mechanical ventilation in promoting lethal increases in lung vascular permea- bility. Integrin β4 (ITGB4 gene) and kindlin-2 (FERMT2 gene) are essential adhesion molecules in endothelial cell (EC) focal adhesions (FAs), structures critical for mechano-sensing, for bidirectional signaling between the EC cytoskeleton and the cell-matrix interface, and for EC barrier regulation. The mechanistic basis for dy- namic FA coordination during inflammatory EC barrier dysfunction and subsequent barrier restoration is a fun- damental question that remains unresolved. We speculate that coordinate control of FA structures requires the dynamic interactions of integrin β4 (ITGB4) and kindlin-2 with key PPG cytoskeletal effectors (nmMLCK, cortactin, Dock1, lamellipodin, paxillin) to efficiently assemble functional FAs during EC barrier responses (pe- ripheral cytoskeletal remodeling, lamellipodial formation, gap closure). ITGB4 is a unique mechano-sensing, laminin-binding integrin, and kindlin-2 is a multi-domain mechano-sensing adapter FA protein that recruits struc- tural and signaling molecules to FAs in concert with cytoskeletal rearrangement. We speculate that these EC responses are highly influenced by ITGB4 and kindlin-2 post-translational modifications (PTMs) and coding pol- ymorphisms (SNPs). As reactive oxygen species (ROS) is an important stimulus for FA dynamics and loss of EC barrier integrity, with Core B, SA #1 will characterize the role of three ROS-sensing transcription factors (NRF2, HIF1α/HIF2α), ITGB4/FERMT2 SNPs and DNA methylation in genetic/epigenetic regulation of ITGB4/FERMT2 expression and the influence on generation of the unique ITGB4 alternatively-spliced, barrier- regulatory variant, Integrin β4E (ITGB4E), that we identified as involved in mechano-sensing and EC barrier regulation. With Core D, SA #2 will conduct in depth structure/function studies including 3D live cell imaging of mutant ITGB4 and kindlin-2 fusion proteins (SNPs, PTMs) to characterize ITGB4/kindlin-2 function in spatially- specific EC cytoskeletal rearrangements driving EC barrier-disruption and barrier-restoration. SA #3 will examine the functionality of ITGB4/kindlin-2 interactions within lamellipodia with known and novel FA-binding cytoskeletal partners, including cortactin, Dock1, lamellipodin and highly novel interactions with nmMLCK (Project #1). Finally, utilizing elegant rat and porcine models of LPS/VILI (Core C), SA #4 will assess the therapeutic utility of the SMURF inhibitor A01, or SRI-38832 to augment kindlin-2 expression as cargo in TySIPonate-conjugated liposomes (TySIPosomes, Project #4). Project #3 studies will determine the structure/function and molecular basis for the dynamic FA control by ITGB4 and kindlin-2 and yield important insights into functional relevance of this unique FA signaling axis in restoration of EC barrier function. Our highly translational approaches will also provide actionable EC barrier-regulatory strategies that restore the integrity of the injured pulmonary circulation while yielding insights into ITGB4/FERMT2 variant participation in ARDS health disparities.
抽象的: 在 COVID-19 大流行中观察到的 ARDS 死亡率升高凸显了过度的贡献 机械通气产生的机械应力可促进肺血管通透性的致命增加 整合素 β4(ITGB4 基因)和 kindlin-2(FERMT2 基因)是内皮细胞中必需的粘附分子。 细胞(EC)粘着斑(FA),对于机械传感、之间的双向信号传递至关重要的结构 EC 细胞骨架和细胞基质界面,以及 EC 屏障调节。 炎症性 EC 屏障功能障碍和随后的屏障恢复期间的纳米 FA 协调是一个有趣的过程 我们推测 FA 结构需要协调控制。 整合素 β4 (ITGB4) 和 kindlin-2 与关键 PPG 细胞骨架效应器 (nmMLCK、 cortactin、Dock1、lamellipodin、paxillin)可在 EC 屏障反应期间有效组装功能性 FA(pe- ITGB4 是一种独特的机械传感、 kindlin-2 是一种多结构域机械传感适配器 FA 蛋白,可招募结构域 我们推测这些 EC 与 FA 的结合和信号分子与细胞骨架重排相一致。 反应很大程度上受到 ITGB4 和 kindlin-2 翻译后修饰 (PTM) 和编码 pol 的影响。 活性氧 (ROS) 是 FA 动力学和丧失的重要刺激因素。 EC 屏障完整性,核心 B,SA #1 将表征三个 ROS 感应转录因子的作用 (NRF2、HIF1α/HIF2α)、ITGB4/FERMT2 SNP 和 DNA 甲基化在遗传/表观遗传调控中的作用 ITGB4/FERMT2 表达及其对独特 ITGB4 选择性剪接、屏障-生成的影响 调节变体整合素 β4E (ITGB4E),我们确定其参与机械传感和 EC 屏障 借助 Core D,SA #2 将进行深度结构/功能研究,包括 3D 活细胞成像。 突变 ITGB4 和 kindlin-2 融合蛋白(SNP、PTM),用于表征 ITGB4/kindlin-2 在空间上的功能 SA #3 将检查驱动 EC 屏障破坏和屏障恢复的特定 EC 细胞骨架重排。 板状伪足内 ITGB4/kindlin-2 与已知和新型 FA 结合细胞骨架相互作用的功能 合作伙伴,包括 cortactin、Dock1、lamellipodin 以及与 nmMLCK 的高度新颖的相互作用(项目 #1)。 最后,利用 LPS/VILI(核心 C)的优雅大鼠和猪模型,SA #4 将评估以下药物的治疗效用: SMURF 抑制剂 A01 或 SRI-38832 增强 Kindlin-2 表达,作为 TySIPonate 缀合的货物 脂质体(TySIPosomes,项目#4)。项目#3 研究将确定其结构/功能和分子。 ITGB4 和 kindlin-2 动态 FA 控制的基础,并对功能相关性产生重要见解 这种独特的 FA 信号轴在恢复 EC 屏障功能方面也将发挥作用。 提供可行的 EC 屏障调节策略,恢复受损肺循环的完整性 同时深入了解 ITGB4/FERMT2 变异参与 ARDS 健康差异的情况。

项目成果

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