帕金森病中CDK5磷酸化依赖的C9orf72泛素化降解介导alpha-synuclein清除障碍和神经元死亡的机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81860246
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    35.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0912.神经退行性变及相关疾病
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Parkinson disease (PD) is characterized by the loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta (SNpc), and by the presence of Lewy bodies (LBs) in this region, but the mechanism is still unclear. In the current study, we used quantitative proteomics to detect the protein expression and phosphorylation, ubiquitination levels in the SNpc of A30P*A53T α-synuclein transgenic mouse model of PD. We found that the expression of Chromosome 9 open reading frame 72 (C9orf72) decreased, phosphorylation and ubiquitination levels increased. C9orf72 has been demonstrated to be associated with the pathogenesis of amyotrophic lateral sclerosis and frontotemporal dementia, but its role in the pathogenesis of PD has not been reported. This project intends to explore the molecular mechanism of C9orf72 involvement in autophagy dysfunction and neuron death in PD. Firstly, the phosphorylation and ubiquitination levels of C9orf72 protein were detected in PD clinical specimens, cell and animal models. The molecular mechanism of C9orf72 degradation in neurons was analyzed. Secondly, We assumed that C9orf72 could phosphorylated by CDK5 at S9, consequently promote the ubiquitination and degradation of C9orf72. Thirdly, we investigated whether C9orf72 degradation is involved in the disorder of α-synuclein autophagy clearance and neuron death in PD. Finally, we verified whether interference of CDK5 phosphorylation of C9orf72 could alleviate autophagy dysfunction, reduce neuronal death and improve movement performance in the PD model, in order to provide a new idea and drug development target for PD research.
帕金森病(PD)是以α-synuclein清除障碍形成的路易小体和黑质多巴胺能神经元进行性死亡为病理学特征的疾病,但其分子机制尚不清楚。本项目应用定量蛋白组学检测早期PD转基因小鼠黑质蛋白表达及磷酸化与泛素化修饰水平,发现与自噬相关的C9orf72蛋白表达下降,修饰水平升高,C9orf72已被证实与渐冻症和额颞叶痴呆发病相关,但其在PD发病中的作用尚无报道。本项目拟深入探究C9orf72参与PD中自噬障碍和神经元死亡的分子机制:首先在PD临床标本和细胞/动物模型中检测C9orf72蛋白磷酸化和泛素化水平及降解情况和降解通路;然后研究PD时CDK5通过磷酸化C9orf72的S9位点介导其泛素化降解;继而探讨C9orf72降解参与α-synuclein自噬清除障碍和神经元死亡的机制;最后验证特异干预CDK5磷酸化C9orf72能否减轻PD中神经元死亡和运动障碍,为预防和早期治疗PD提供新靶点。

结项摘要

帕金森病(PD)是以α-synuclein清除障碍形成的路易小体和黑质多巴胺能神经元进行性死亡为病理学特征的疾病,但其分子机制尚不清楚。前期我们应用定量蛋白质组学对PD转基因小鼠黑质组织的蛋白质表达变化进行全面观察,并通过文献检索选择与自噬密切相关的C9orf72作为靶蛋白进行深入探究,C9orf72已被证实与渐冻症和额颞叶痴呆发病相关,但其在PD发病中的作用尚无报道。本项目遵循转化医学理念,通过组学检测—筛选靶点—阐明机制—干预治疗的研究思路,在分子—细胞—组织—动物等多个水平对C9orf72靶蛋白在PD发病过程中的关键作用及其分子机理进行深入的研究和探讨:我们在多种PD的细胞和动物模型检测发现,C9orf72蛋白的表达水平显著降低,mRNA表达没有改变,磷酸化水平增加,其表达减少主要通过泛素-蛋白酶体通路降解;继而发现神经系统关键激酶CDK5可直接磷酸化C9orf72蛋白的S9位点,C9orf72蛋白的S9位点的磷酸化可促进C9orf72蛋白的降解;敲减C9orf72,可加重PD小鼠黑质神经元α-synuclein聚集、自噬清除障碍、神经元丢失及运动功能障碍;过表达C9orf72可以减轻PD时神经元的α-synuclein聚集、自噬功能障碍;最后发现特异性干扰CDK5磷酸C9orf72的S9位点,可减轻PD时C9orf72蛋白降解介导的α-synuclein聚集、自噬功能障碍及神经元的死亡和运动功能障碍。本研究开发的穿膜小分子多肽,可特异性干扰神经元内CDK5磷酸化C9orf72的特定位点,不影响CDK5磷酸化细胞内其它底物,从而避免对其正常生理功能的影响和副作用,具有一定的临床应用价值。本研究极大地丰富和加深了对PD发病机制的认识和理解,对预防和早期治疗PD具有重要的临床意义,为帕金森病黑质多巴胺能神经元死亡的机制研究提供新的研究思路和治疗靶点。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Succinate dehydrogenase complex subunit C: Role in cellular physiology and disease
琥珀酸脱氢酶复合物 C 亚基:在细胞生理学和疾病中的作用
  • DOI:
    10.1016/b978-0-12-385007-2.00008-5
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    Experimental Biology and Medicine
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Qi Wang;Mao Li;Nannan Zen;Yali Zhou;Jianguo Yan
  • 通讯作者:
    Jianguo Yan
Sirtuin 家族参与帕金森病发病的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    生理科学进展进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    闫建国;张培;田波
  • 通讯作者:
    田波
A comprehensive overview of PPM1A: From structure to disease
PPM1A 的全面概述:从结构到疾病
  • DOI:
    10.1177/15353702211061883
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Experimental Biology and Medicine
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Mao Li;Xingfeng Xu;Yan Su;Shao Xiaoyun;Yali Zhou;Jianguo Yan
  • 通讯作者:
    Jianguo Yan
中药活性成分防治帕金森病的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    神经解剖学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苏燕;周亚莉;田琳琳;张函笑;闫建国
  • 通讯作者:
    闫建国
The role of mediator complex subunit 19 in human diseases
介质复合物亚基19在人类疾病中的作用
  • DOI:
    10.1177/15353702211011701
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Experimental Biology and Medicine
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Yuting Zhang;Peifang Qin;Linlin Tian;Jianguo Yan;Yali Zhou
  • 通讯作者:
    Yali Zhou

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其他文献

The BRCC3 regulated by Cdk5 promotes the activation of neuronal NLRP3 inflammasome in Parkinson’s disease models
Cdk5 调控的 BRCC3 促进帕金森病模型中神经元 NLRP3 炎性体的激活
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Biochemical and Biophysical Research Communications
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    程芯育;徐绍业;张聪慧;秦坤;闫建国;邵晓云
  • 通讯作者:
    邵晓云
基于一致性算法的无人机协同编队避障研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    西安交通大学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    张佳龙;闫建国;张普;王奔驰
  • 通讯作者:
    王奔驰
高速近距无人机协同编队控制器设计研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    西北工业大学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    张佳龙;闫建国;张普;齐晓巧;吕茂隆
  • 通讯作者:
    吕茂隆
小型无人机导航系统硬件设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    科学技术与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄鑫鑫;闫建国;张宇坤;HUANG Xin-xin;YAN Jian-guo;ZHANG Yu-kun(College of
  • 通讯作者:
    ZHANG Yu-kun(College of
无人机防滑刹车系统输出受限容错控制
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1000-2758.2017.03.001
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    西北工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙辉;闫建国;屈耀红
  • 通讯作者:
    屈耀红

其他文献

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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

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          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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