NO signaling by a Soluble Guanylyl Cyclase -Thioredoxin transnitrosation complex
可溶性鸟苷酸环化酶-硫氧还蛋白转亚硝基复合物的 NO 信号传导
基本信息
- 批准号:10260574
- 负责人:
- 金额:$ 44.61万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2015
- 资助国家:美国
- 起止时间:2015-04-01 至 2022-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:ActinsAdenovirusesAffectAngiotensin IIApoptosisBindingBiochemicalBioinformaticsBiological AssayBlood VesselsCRISPR/Cas technologyCalciumCardiacCardiac MyocytesCardiovascular systemCell LineCell physiologyCellsCo-ImmunoprecipitationsComplexConsensusCyclic GMPCysteineEnvironmentEquilibriumFunctional disorderFundingGuanosine TriphosphateHeart HypertrophyHeart failureHomeostasisHypertensionImpairmentInvestigationKnock-inKnock-in MouseLeadLigationMass Spectrum AnalysisMeasuresMediator of activation proteinMetabolic PathwayModelingModificationMusMutation AnalysisNitric OxideNitrosationOLFM4 geneOxidation-ReductionOxidative StressOxidesPathologicPathway interactionsPeptidesPhysiologicalPost-Translational Protein ProcessingPropertyProteinsProteomicsRegulationRoleSKIL geneSignal PathwaySignal TransductionSignaling MoleculeSiteSkeletonSmooth MuscleSoluble Guanylate CyclaseSpecificityStressSulfhydryl CompoundsSystemTXN geneVasodilationWild Type Mouseangiogenesisblood pressure regulationcGMP productioncardioprotectiondesensitizationheme ain vivomouse modelnoveloxidationpolymerizationprotective effectprotein functionprotein protein interactionresponse
项目摘要
PROJECT SUMMARY
Nitric oxide (NO) is an important signaling molecule that regulates diverse functions relevant to vascular
function, apoptosis and angiogenesis. NO is best known for its ability to stimulate soluble guanylyl
cyclase (now called GC1) to produce cGMP and stimulate its downstream signaling pathways.
However, NO can also covalently modify cysteines (Cys) via S-nitrosation or S-nitrosylation (addition
of a NO moiety to the cysteine of a protein, SNO). Although this reversible post-translational
modification is increasingly recognized as an important regulatory mechanism of protein function,
dynamic regulation of protein nitrosation specificity is poorly understood. Our most recent investigations
reveal that GC1 has a transnitrosylase activity, i.e. GC1 has the ability to directly transfer SNO to
specific targets by protein-protein interaction (transnitrosation). This transnitrosation activity does not
require the cGMP forming activity of GC1 and can be accomplished by a single subunit of GC1
(formation of cGMP requires 2 subunits). Furthermore, we showed that one transnitrosation target of
GC1 is oxidized thioredoxin 1 (oTrx1), a thiol-redox protein that modulates cellular S-nitrosation. In fact,
oxidative/nitrosative conditions appear to favor the GC1-Trx1 complex. Using advanced proteomics
approaches, we recently identified the Cys in GC1 and Trx1 that are involved in the SNO transfer in a
purified system, and the Cys of proteins targeted by the GC1/Trx1 transnitrosation cascade in smooth
muscle and cardiac cells. Our hypothesis is that the function of GC1 transnitrosation activity is an
adaptive response to oxidative stress and potentially compensates for the dysfunction of the canonical
NO-GC1-cGMP pathway that occurs in oxidative conditions. To explore this provocative hypothesis,
we propose to conduct mutational analysis of the Cys we have identified to characterize the mechanism
of transnitrosation in smooth muscle and cardiac cells. By comparing the targets of GC1, Trx1 and both
we will determine the mechanisms underlying target specificity. We will determine how GC1/Trx1
transnitrosation of specific targets affects their cellular function. For this, we will use cell lines and
primary cells isolated from a novel mouse knock-in (KI) of a Cys of GC1 involved in transnitrosation.
To determine the physiological relevance of GC1- and GC1/Trx1-transnitrosation in the cardiovascular
system and the adaptive response to stress, we will use the Cys KI mouse model and inhibitory peptides
that disrupt the GC1/Trx1 transnitrosating complex under Angiotensin II-induced oxidative stress. This
project could lead to the discovery of novel cardiovascular protective pathways driven by specific S-
nitrosation.
项目概要
一氧化氮(NO)是一种重要的信号分子,调节与血管相关的多种功能
功能、细胞凋亡和血管生成。 NO 以其刺激可溶性鸟苷基的能力而闻名
环化酶(现称为 GC1)产生 cGMP 并刺激其下游信号通路。
然而,NO 也可以通过 S-亚硝化或 S-亚硝基化共价修饰半胱氨酸 (Cys)(另外
NO 部分与蛋白质半胱氨酸的连接 (SNO)。虽然这种可逆的翻译后
修饰越来越被认为是蛋白质功能的重要调节机制,
对蛋白质亚硝化特异性的动态调节知之甚少。我们最近的调查
揭示GC1具有转亚硝基酶活性,即GC1具有直接将SNO转移至
通过蛋白质-蛋白质相互作用(转亚硝化)确定特定目标。这种转亚硝化活性不
需要 GC1 的 cGMP 形成活性,并且可以通过 GC1 的单个亚基来完成
(cGMP 的形成需要 2 个亚基)。此外,我们还发现了一个转亚硝化靶标
GC1 是氧化硫氧还蛋白 1 (oTrx1),一种调节细胞 S-亚硝化的硫醇氧化还原蛋白。实际上,
氧化/亚硝化条件似乎有利于 GC1-Trx1 复合物。使用先进的蛋白质组学
方法,我们最近在 GC1 和 Trx1 中鉴定了参与 SNO 转移的 Cys
纯化系统,以及 GC1/Trx1 转亚硝基级联靶向蛋白质的 Cys
肌肉和心肌细胞。我们的假设是 GC1 转亚硝基活性的功能是
对氧化应激的适应性反应并可能补偿经典的功能障碍
NO-GC1-cGMP 途径发生在氧化条件下。为了探索这个具有挑战性的假设,
我们建议对我们已确定的半胱氨酸进行突变分析以表征该机制
平滑肌和心肌细胞中的转亚硝化作用。通过比较 GC1、Trx1 和两者的目标
我们将确定目标特异性的潜在机制。我们将确定GC1/Trx1如何
特定靶标的转亚硝化会影响其细胞功能。为此,我们将使用细胞系和
从参与转亚硝化的 GC1 半胱氨酸的新型小鼠敲入 (KI) 中分离出的原代细胞。
确定 GC1- 和 GC1/Trx1-转亚硝基在心血管中的生理相关性
系统和对压力的适应性反应,我们将使用Cys KI小鼠模型和抑制肽
在血管紧张素 II 诱导的氧化应激下破坏 GC1/Trx1 转亚硝基复合物。这
该项目可能会发现由特定 S-驱动的新型心血管保护途径
亚硝化。
项目成果
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