紧张性平滑肌自发张力形成的信号调控机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31272311
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0403.动物生理与行为
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Tonic smooth muscles are able to produce spontaneous tone at constant intracellular calcium without external stimuli, thereby playing essential roles during physiological and pathological processes. Using a knockout animal, we previously found that calcium/calmodulin dependent MLCK and its myosin light chain phosphorylation were required for stimuli-evoked smooth muscle contraction. However, our recent work showed that this calcium-dependent MLCK was also required for spontaneous tone formation where calcium concentration was constant. How MLCK is activated under low intracellular calcium and what is the physiological relevance remains unknown. To address this issue, we intend to systematically investigate the mechanism underlying spontaneous tone formation. We propose that the RyR1-mediated spontaneous calcium spark locally activate MLCK through increased local calcium via depolarization by calcium-activated chloride channel. The local MLCK activity towards myosin light chain phosphrylation may be superposed through a calcium sensitization mechanism. To test this hypothesis, we will use knockout mice and series methods of smooth muscle physiology, and analyze the contractile properties, activation status of the modules converging on signal pathway of MLCK activation and calcium spark production and so on. We will also investigate the relationship of the mechanism we proposed with human diseases. The successful achievement of this project will elucidate a molecular mechanism of spontaneous tone formation and potentially provide a novel clue for the pathogenesis and potential therapeutics of smooth muscle diseases.
紧张性平滑肌细胞在胞内低钙浓度、无刺激时亦能产生自发张力,该张力的形成在血管、呼吸道阻力形成和括约肌功能中发挥着重要作用。我们曾通过基因敲除动物证实:平滑肌的刺激性收缩必须依赖于钙依赖性MLCK及其催化的肌球蛋白磷酸化,最近我们发现,自发张力的形成同样依赖于钙和MLCK,但MLCK是如何在低钙环境中被激活、激活机制是什么、临床意义如何等问题目前还不清楚。为系统研究自发张力形成机制,我们提出:在低钙时,平滑肌可通过RyR1受体介导的钙火花激活钙依赖性氯通道、细胞膜局部去极化和钙内流、进而在局部激活MLCK,由此点燃张力过程。然后由钙敏机制叠加该激活效应,维持自发张力。本课题拟将以系列基因敲除小鼠为基本工具,通过系统的平滑肌生理学手段,分别从不同的角度验证以上机制,同时还探讨该机制与临床疾病的相互关系。本研究的成功,将阐明一个新的平滑肌收缩机制,为平滑肌疾病的病理机制和防治研究提供新依据。

结项摘要

为探讨紧张性平滑肌自发收缩的分子机制,本课题以肛门内括约肌为研究对象,通过系列的基因敲除小鼠、电生理技术以及肌肉生理学技术,成功揭示了肛门内括约肌自发收缩的分子机制。研究发现,肛门内括约肌的收缩乃为Ca2+/CaM/MLCK依赖性收缩,由于平滑肌细胞中有高频钙火花释放、导致TMEM16A激活和氯外流,进而膜去极化激活L-type Cav1.2引起外钙内流,最终激活MLCK引起平滑肌收缩,这一收缩机制可能同样适用于其他平滑肌括约肌。通过该课题的研究,建立了TMEM16A条件性基因敲除小鼠,并利用该小鼠开展了其他领域的系列研究和科研合作,同时也培养了高水平的博士研究生。本项目的相关成果分别发表在国际权威杂志上, 如:Nature Communication、Gastroenterology、J Physiology、J Biological Chemistry等。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The molecular basis of the genesis of basal tone in internal anal sphincter.
肛门内括约肌基础张力发生的分子基础。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Nat Commun
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Keaney; John F Jr;Fogarty; Kevin E;ZhuGe; Ronghua;Zhu; Min-Sheng
  • 通讯作者:
    Min-Sheng
Myosin Phosphatase Target Subunit 1 (MYPT1) Regulates the Contraction and Relaxation of Vascular Smooth Muscle and Maintains Blood Pressure
肌球蛋白磷酸酶靶亚基 1 (MYPT1) 调节血管平滑肌的收缩和舒张并维持血压
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Journal of Biological Chemistry
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Gao; Ji-Min;Kamm; Kristine E.;Stull; James T.;Zhu; Min-Sheng
  • 通讯作者:
    Min-Sheng
In vivo roles for myosin phosphatase targeting subunit-1 phosphorylation sites T694 and T852 in bladder smooth muscle contraction.
肌球蛋白磷酸酶靶向亚基 1 磷酸化位点 T694 和 T852 在膀胱平滑肌收缩中的体内作用。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    J Physiol
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Gao; Ning;Kamm; Kristine E;Stull; James T;Zhu; Min-Sheng
  • 通讯作者:
    Min-Sheng
Myosin light chain kinase (MLCK) regulates cell migration in a myosin regulatory light chain phosphorylation-independent mechanism.
肌球蛋白轻链激酶 (MLCK) 以肌球蛋白调节轻链磷酸化独立机制调节细胞迁移。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    J Biol Chem
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Chen; Hua-Qun;Ye; An-Pei;Peng; Ya-Jing;Zhu; Min-Sheng
  • 通讯作者:
    Min-Sheng

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其他文献

神经元型一氧化氮合酶选择性抑制肽研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国药理学会通讯
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱东亚;徐洪;朱敏生
  • 通讯作者:
    朱敏生
Myosin Light Chain Kinase (MLCK) Regulates Cell Migration in a Myosin Regulatory Light Chain Phosphorylationindependent Mechanism
肌球蛋白轻链激酶 (MLCK) 通过肌球蛋白调节轻链磷酸化独立机制调节细胞迁移
  • DOI:
    10.1074/jbc.m114.567446
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    朱敏生
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  • DOI:
    10.1073/pnas.1511448112
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高云倩;陈鑫;王佩;卢磊;赵薇;陈晨;陈彩萍;陶陶;孙洁;郑艳艳;杜杰;李朝军;甘振继;高翔;陈华群;朱敏生
  • 通讯作者:
    朱敏生
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国免疫学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈强;朱敏生
  • 通讯作者:
    朱敏生
脑型一氧化氮合酶的钙调蛋白结合区的表达及活性鉴定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生物工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱敏生;朱东亚;智刚
  • 通讯作者:
    智刚

其他文献

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苦物质及其受体T2R介导呼吸道平滑肌松弛的机制研究
  • 批准号:
    32071121
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  • 资助金额:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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