Heart Failure Therapy by CRISPR-Mediated Upregulation of Mitochondrial Biogenesis

通过 CRISPR 介导的线粒体生物发生上调治疗心力衰竭

基本信息

  • 批准号:
    9189490
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.36万
  • 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:
    2016-08-15 至 2019-08-14
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Mitochondrial dysfunction has been implicated as a contributing factor for heart failure. Genes involved in mitochondrial biogenesis and quality control such as the peroxisome proliferator- activated receptor gamma coactivator 1α (PGC-1α) have been severely downregulated in rodent models of heart failure. Transcription of PGC-1α can be promoted when cAMP Response Element Binding Protein (CREB) is phosphorylated at Ser-133 by PKA upon beta-adrenergic signaling. However, recent evidence shows that CREB itself has numerous factors modulating it, including phosphorylation on other sites (e.g Ser-142), availability of dimerization partners (c- Jun, CREB subtypes) and other co-factors (e.g. TORCs) that may be altered in heart failure. Here we will test whether bypassing the complex regulatory steps involved in PGC-1α activation and directly targeting cAMP Response Elements (CRE) known to regulate PGC-1α gene expression can have beneficial effects on expression of PGC-1α. Importantly, we also propose to test whether mitochondrial biogenesis can be increased via CRE-mediated PGC-1α upregulation. I intend to utilize the newly developed CRISPR/Cas9 technology as a transcriptional activator (instead of editing genes, with inactivated Cas9 fused to transcriptional activation domains) to target CRE sequences to promote transcription of PGC-1α. Use and efficacy of these gene modulating tools has not been evaluated in cardiomyocytes. With this project, I will establish if metabolic reprogramming and enhanced mitochondrial biogenesis can be effected with CRISPR-mediated activation of PGC-1α while providing fundamental knowledge of the role of CRE in PGC-1α activation and mitochondrial function. I would have also developed a streamlined and generalizable method for using gene modulating tools for expression and begun to test its efficacy in preventing or reversing heart failure.
线粒体被认为是心力衰竭的一个促成因素,参与线粒体生物发生功能障碍和质量控制的基因,例如过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活剂1α(PGC-1α),在心力衰竭的啮齿动物模型中被严重下调。当 cAMP 响应元件结合蛋白 (CREB) 在 β-肾上腺素能信号传导下被 PKA 在 Ser-133 位点磷酸化时,PGC-1α 可以得到促进。然而,最近的证据表明,CREB ​​本身有许多调节因素,包括其他位点的磷酸化(例如 Ser-142)、二聚化伙伴的可用性(c-Jun、CREB ​​亚型)和其他可能与其他辅助因子(例如 TORC)相关的因素。在这里,我们将测试绕过 PGC-1α 激活中涉及的复杂调节步骤并直接靶向已知调节 PGC-1α 基因表达的 cAMP 反应元件 (CRE) 是否可以改变。重要的是,我们还建议测试是否可以通过 CRE 介导的 PGC-1α 上调来增加线粒体生物合成,我打算利用新开发的 CRISPR/Cas9 技术作为转录激活剂(而不是编辑)。尚未在心肌细胞中评估这些基因调节工具的使用和功效。在该项目中,我将确定是否可以通过 CRISPR 介导的 PGC-1α 激活来实现代谢重编程和增强线粒体生物合成,同时提供 CRE 在 PGC-1α 激活和线粒体功能中的作用的基础知识。使用基因调节工具进行表达的通用方法,并开始测试其预防或逆转心力衰竭的功效。

项目成果

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