CaMKII signaling in physiology, heart failure and arrhythmias
生理学、心力衰竭和心律失常中的 CaMKII 信号传导
基本信息
- 批准号:10077577
- 负责人:
- 金额:$ 119.86万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-01-22 至 2024-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:Animal ModelArrhythmiaAsthmaAwardBiologyBrain-Derived Neurotrophic FactorCRISPR/Cas technologyCa(2+)-Calmodulin Dependent Protein KinaseCalciumCardiovascular DiseasesCellsComplexComputer ModelsDataDilated CardiomyopathyDiseaseDrosophila genusDrosophila melanogasterGoalsHealthHeartHeart failureInjuryKnowledgeLongevityMetabolicMetabolismMitochondriaModelingMolecularMusNatureOrganellesOutcomeOxidantsOxidative StressParaquatPathologicPathway interactionsPhenotypePhysiologicalPhysiologyProductionProtein IsoformsPublic HealthReactive Oxygen SpeciesResearchResearch PersonnelResistanceRoleSepsisSignal TransductionSkeletal MuscleTestingThinnessWeight Gainantioxidant therapyexercise capacityfightingflyimaging studyimprovedinnovationinsightinsulin sensitivitymetabolic abnormality assessmentmortalitymyocardial injuryoxidant stressoxidationphosphoproteomicspreventprogramsresponse
项目摘要
Abstract
Heart failure and arrhythmias occur together, are marked by increased reactive oxygen species (ROS), and
are major, unsolved public health problems. Despite this, ROS can be beneficial. However, clear molecular
mechanisms supporting the benefits of ROS are lacking. The potential for ROS to be ‘good and bad’ is called
the ROS paradox. This Outstanding Investigator Award application will propose innovative approaches to
understanding and dissecting healthy from pathological ROS. The goal of this research program is to test a
disruptive concept that ROS activation of the multifunctional calcium and calmodulin kinase II (CaMKII) by
isoform and organelle selective pathways determine physiological and pathological outcomes of ROS
signaling. We discovered that oxidation activates CaMKII (ox-CaMKII, Erickson Cell 2008) and established
that ox-CaMKII, the major CaMKII isoform in heart, causes heart failure and arrhythmias. Our newest studies
extended these findings to show that ox-CaMKII also contributes to asthma. In sharp contrast, our new
preliminary data indicate that ox-CaMKII, an isoform enriched in skeletal muscle, is beneficial and enhances
endurance, insulin sensitivity, lean phenotype, PGC-1, and expression or brain derived neurotrophic factor
(BDNF), a myokine that improves exercise capacity and protects against myocardial injury. Our group
discovered that CaMKII is present in mitochondria and that mitochondrial-targeted inhibition of CaMKII protects
against common forms of myocardial injury associated with high ROS (Joiner Nature 2012). Here we propose
to pursue new models of global (i.e. body-wide) mitochondrial CaMKII inhibition in flies (Drosophila
melanogaster) and mice developed for the proposed OIA studies. Mitochondrial CaMKII inhibited flies have a
prolonged lifespan and resistance to paraquat induced oxidant injury, while mice with global CaMKII inhibition
have reduced mortality in sepsis and increased weight gain. We performed new phosphoproteomic and
metabolic analyses that identified unanticipated mitochondrial CaMKII targets with central roles in metabolism
and ROS production. Our preliminary computational modeling and experimental data suggest that
physiological activation of mitochondrial CaMKII contributes to a beneficial metabolic fight or flight response
that increases ATP; however, sustained and excessive mitochondrial CaMKII activity causes dilated
cardiomyopathy due to loss of complex 1 and ATP deficiency. We and our collaborators will use state of the
art computer modeling, imaging and metabolic studies, and generate a panel of mouse and Drosophila models
using CRISPR/Cas9 to dissect contributions of CaMKII to specific targets relevant to heart failure, arrhythmias
and to health. This research program requires an R35, or similar, mechanism because of its highly innovative
concept that challenges current paradigms in CaMKII and ROS biology, the need to manage large amounts of
data and generate new animals models, and the requirement for a prolonged timeframe.
抽象的
心力衰竭和心律失常同时发生,其特征是活性氧 (ROS) 增加,并且
尽管如此,ROS 仍然是一个尚未解决的重大公共卫生问题。
缺乏支持 ROS 益处的机制 ROS 的潜力被称为“好与坏”。
该杰出研究者奖申请将提出创新方法来解决 ROS 悖论。
了解并剖析健康与病理 ROS 本研究项目的目标是测试
ROS 激活多功能钙和钙调蛋白激酶 II (CaMKII) 的颠覆性概念
亚型和细胞器选择性途径决定 ROS 的生理和病理结果
我们发现氧化会激活 CaMKII(ox-CaMKII,Erickson Cell 2008)并建立。
我们最新的研究表明,ox-CaMKII(心脏中主要的 CaMKII 亚型)会导致心力衰竭和心律失常。
扩展这些发现表明 ox-CaMKII 也会导致哮喘,与此形成鲜明对比的是,我们的新研究。
初步数据表明,ox-CaMKII(一种富含骨骼肌的异构体)有益并增强
耐力、胰岛素敏感性、瘦表型、PGC-1α 和脑源性神经营养因子的表达
(BDNF),一种提高运动能力并防止心肌损伤的肌因子。
发现 CaMKII 存在于线粒体中,并且线粒体靶向抑制 CaMKII 可保护
对抗与高 ROS 相关的常见心肌损伤(Joiner Nature 2012)。
追求果蝇全局(即全身)线粒体 CaMKII 抑制的新模型(果蝇
黑腹果蝇)和为拟议的 OIA 研究而开发的小鼠,线粒体 CaMKII 抑制果蝇。
延长寿命并抵抗百草枯诱导的氧化损伤,而全面抑制 CaMKII 的小鼠
我们进行了新的磷酸化蛋白质组学研究,降低了败血症的死亡率并增加了体重。
代谢分析发现了意想不到的线粒体 CaMKII 靶点在代谢中的核心作用
我们的初步计算模型和实验数据表明:
线粒体 CaMKII 的生理激活有助于有益的代谢战斗或逃跑反应
增加 ATP;然而,持续且过度的线粒体 CaMKII 活性会导致扩张
由于复合物 1 丢失和 ATP 缺乏而导致的心肌病我们和我们的合作者将使用该状态。
艺术计算机建模、成像和代谢研究,并生成一组小鼠和果蝇模型
使用 CRISPR/Cas9 剖析 CaMKII 对心力衰竭、心律失常相关特定靶标的贡献
该研究项目需要 R35 或类似的机制,因为它具有高度创新性。
挑战当前 CaMKII 和 ROS 生物学范式的概念,需要管理大量的
数据并生成新的动物模型,以及延长时间的要求。
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 }}
MARK E ANDERSON其他文献
MARK E ANDERSON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('MARK E ANDERSON', 18)}}的其他基金
CaMKII signaling in physiology, heart failure and arrhythmias
生理学、心力衰竭和心律失常中的 CaMKII 信号传导
- 批准号:
10335191 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 119.86万 - 项目类别:
CaMKII signaling in physiology, heart failure and arrhythmias
生理学、心力衰竭和心律失常中的 CaMKII 信号传导
- 批准号:
10026490 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 119.86万 - 项目类别:
CaMKII in Sinus Node Physiology and Disease
CaMKII 在窦房结生理学和疾病中的作用
- 批准号:
8915241 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 119.86万 - 项目类别:
CaMKII in Sinus Node Physiology and Disease
CaMKII 在窦房结生理学和疾病中的作用
- 批准号:
9115686 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 119.86万 - 项目类别:
CaMKII in Sinus Node Physiology and Disease
CaMKII 在窦房结生理学和疾病中的作用
- 批准号:
8909874 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 119.86万 - 项目类别:
2014 Cardiac Regulatory Mechanisms Gordon Research Conference & Gordon Research S
2014年心脏调节机制戈登研究会议
- 批准号:
8784793 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 119.86万 - 项目类别:
Mitochondrial Calmodulin Kinase II in Physiology and Disease
线粒体钙调蛋白激酶 II 在生理学和疾病中的作用
- 批准号:
8909894 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 119.86万 - 项目类别:
Mitochondrial Calmodulin Kinase II in Physiology and Disease
线粒体钙调蛋白激酶 II 在生理学和疾病中的作用
- 批准号:
8915239 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 119.86万 - 项目类别:
2012 Cardiac Regulatory Mechanisms Gordon Research Conference and Gordon Research
2012年心脏调节机制戈登研究会议和戈登研究
- 批准号:
8316613 - 财政年份:2012
- 资助金额:
$ 119.86万 - 项目类别:
相似国自然基金
LAMA2调控细胞力学信号致心律失常性心肌病发生的分子机制研究
- 批准号:82370325
- 批准年份:2023
- 资助金额:47 万元
- 项目类别:面上项目
阻断TRPV4通过抑制线粒体内PDHE1α乙酰化减少心衰后恶性室性心律失常的发生的机制研究
- 批准号:82370329
- 批准年份:2023
- 资助金额:49 万元
- 项目类别:面上项目
利用心脏类器官模型探讨发热诱发Brugada综合征患者心律失常的机制研究
- 批准号:82300352
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
FHF1招募乙酰转移酶p300调控复极储备在心肌肥厚室性心律失常中的作用及机制
- 批准号:82360072
- 批准年份:2023
- 资助金额:32 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
β-AR调控再生心肌复极离散度参与hiPSC移植致心律失常作用的机制研究
- 批准号:82370289
- 批准年份:2023
- 资助金额:49 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
Complement and Circadian Interactions in Inflammation and Immunity
炎症和免疫中的补体和昼夜节律相互作用
- 批准号:
10595544 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 119.86万 - 项目类别:
Repurposing Montelukast for Cardiac Surgery-Associated Acute Kidney Injury
重新利用孟鲁司特治疗心脏手术相关的急性肾损伤
- 批准号:
10043764 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 119.86万 - 项目类别:
CaMKII signaling in physiology, heart failure and arrhythmias
生理学、心力衰竭和心律失常中的 CaMKII 信号传导
- 批准号:
10335191 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 119.86万 - 项目类别:
CaMKII signaling in physiology, heart failure and arrhythmias
生理学、心力衰竭和心律失常中的 CaMKII 信号传导
- 批准号:
10026490 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 119.86万 - 项目类别:
Smoke induced alterations in ion channel function
烟雾引起离子通道功能的改变
- 批准号:
9097744 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 119.86万 - 项目类别: