组蛋白去乙酰化酶 1 调控线粒体未折叠蛋白反应的分子机制及对衰老相关疾病的应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31900544
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    15.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0708.细胞代谢、应激及稳态调控
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Mitochondrial function is challenged by toxic products of metabolism as well as by pathogen attack. In respond to mitochondrial stress, animals activate mitochondrial unfolded protein response (UPRmt) to alleviate the stress and ensure mitochondrial homeostasis. UPRmt consisting of a signaling cascade upregulating an array of protective genes on detoxification, pathogen-response and mitochondrial -repair pathways. To better understand the UPRmt, we use C.elegans as a model organism to study mechanism. From a genome -wide RNA interference (RNAi) screen, our laboratory identified histone deacetylase 1 is required for UPRmt activation. Histone deacetylases' predominant function is regulating gene transcription by modifying histones and chromatin structure, while it also control the proteins' function, activity, and stability by post-translational modifications. Therefore, the current studies aim to understand the molecular mechanisms of histone deacetylase 1 in UPRmt. Besides, mitochondria play essential roles in aging and lifespan. Mild mitochondrial stress can have beneficial effects on the lifespan of organisms. Activating UPRmt via histone deacetylases mechanism may hold great promise for the therapeutics of age -related diseases such as neurodegeneration and extending lifespan..The applicant has received extensive trainings in genetics and biochemistry. During the past five years, the applicant has published several papers on Cell, Nature Cell Biology and eLife. The first-author research about non-autonomous UPRmt was published on the cover of Cell Research.
线粒体不仅对细胞功能非常重要,对机体的许多生理表型也有影响,例如衰老和寿命。细胞中负责监察与保护线粒体的是线粒体未折叠蛋白反应,然而,该反应被揭示的分子机制比较有限。本课题组通过RNAi线虫全基因组的方式,筛选到组蛋白去乙酰化酶1是活化线粒体未折叠蛋白反应所必需的。敲低组蛋白去乙酰化酶1会抑制线粒体压力刺激诱导的线粒体未折叠蛋白反应。此外,申请人在前期实验中发现,线虫中过表达组蛋白去乙酰化酶1能够一定程度上延缓衰老疾病。已知组蛋白去乙酰化酶能够修饰组蛋白和染色质结构以调控基因转录,也能够翻译后修饰调控蛋白的功能、活性和稳定性。申请人将利用生物化学、遗传学、生物信息学等方法,深入探究并阐明组蛋白去乙酰化酶1调控线粒体未折叠蛋白反应的新机制,为以后该方向的研究奠定基础。此外,申请人将应用该新机制于线虫衰老相关疾病的模型中,试图探寻延缓衰老相关疾病、延长健康寿命的有效方法。

结项摘要

线粒体未折叠蛋白反应(UPRmt)是监测并维持线粒体内稳态的重要机制。当感知到线粒体损伤时,UPRmt 会启动线粒体至细胞核的信号传导,转录出大量线粒体应激相关基因和代谢重编程基因。我们首次发现线虫组蛋白去乙酰化酶 HDA-1 是活化 UPRmt、诱导天然免疫反应和延长健康寿命所必需的,并且发现 HDA-1 影响线虫的衰老进程和衰老相关疾病。在分子机制上,HDA-1 结合并协同基因组的组织者 DVE-1 诱导转录大批 UPRmt 基因、天然免疫反应基因和代谢基因。此外,我们发现哺乳动物中 HDA-1 的同源蛋白 HDAC1/2 与 DVE-1 的同源蛋白 SATB2 也协同调控线粒体内稳态。在恒河猴和人的各种组织中,HDAC1/2 的转录水平与 UPRmt 相关基因的转录水平显著正相关。在哺乳动物细胞中,敲降 HDAC1/2 会抑制 UPRmt 的活化并破坏线粒体的正常管网化结构。综上,我们揭示了进化上保守的组蛋白去乙酰化酶 HDAC1/2 调控线粒体内稳态的机制,并且发现该机制影响机体的天然免疫能力、衰老和长寿。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Histone deacetylase HDA-1 modulates mitochondrial stress response and longevity
组蛋白脱乙酰酶 HDA-1 调节线粒体应激反应和寿命
  • DOI:
    10.1038/s41467-020-18501-w
  • 发表时间:
    2020-09-15
  • 期刊:
    NATURE COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Shao, Li-Wa;Peng, Qi;Liu, Ying
  • 通讯作者:
    Liu, Ying

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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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