缺血预处理通过Beclin-1蛋白BH3及CCD结构域 调节脊髓神经细胞线粒体自噬的机制研究

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基本信息

  • 批准号：
    81772352
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    55.0万
  • 负责人：
    凡进
  • 依托单位：
    南京医科大学
  • 学科分类：
    H0604.骨、关节、软组织损伤与修复
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Spinal cord ischemia-reperfusion injury (SCII) is secondary spinal cord injury, which could cause incapacitated and serious consequences, but the mechanism remains unclear. We have proved that Ischemic preconditioning enhances autophagy but suppresses autophagic cell death in rat spinal neurons following ischemia- reperfusion. The role of specific and non-specific mitochondrial autophagy is entirely different, and the mechanism may be related to that Beclin-1 protein BH3 domain, CCD domain could bind with different autophagic signals proteins（Fan J: 2014 Brain Research；2016 Cell Physiol Biochem）. In this project, we will explore the mechanism of Ischemic preconditioning-mediated non-specific mitochondrial autophagy via regulating the phosphorylation and ubiquitination of BH3 domain; specific mitochondrial autophagy via CCD domain regulating the phosphorylation Ser65 in UBL domain of PARK2 and translocation to mitochondrial, by applying immunoblotting, immunoprecipitation, immunofluorescence and luciferase report gene assay in the model of SCII and oxygen-glucose-deprivation/reoxygenation (OGD/R) injury in spinal nerves. This research will enrich the understanding the pathogenesis of SCII, clarify the protective mechanism of ischemic preconditioning, and provide a new idea and an excellent resolution for SCII in clinical.
脊髓缺血再灌注损伤是致残率极高、后果极其严重的继发性脊髓损伤，但具体发病机制不详。申请者既往研究表明：脊髓缺血再灌注损伤时，缺血预处理通过调节Beclin-1加强自噬、抑制自噬性细胞死亡保护脊髓；非特异性及特异性线粒体自噬发生机制迥然不同，可能与Beclin-1蛋白BH3、CCD结构域有关（Fan J: 2014 Brain Research；2016 Cell Physiol Biochem）。本项目拟通过鼠脊髓缺血再灌注损伤及体外缺氧缺糖再复氧复糖模型，运用免疫杂交、免疫共沉淀和荧光素酶报告基因等方法，探讨缺血预处理通过Beclin-1蛋白BH3结构域磷酸化或泛素化修饰，及CCD结构域介导PARK2蛋白UBL结构域S65磷酸化、促进线粒体膜转位，最终调节线粒体自噬的具体机制。本研究将丰富对脊髓缺血再灌注损伤的认识，明确缺血预处理保护机制，为临床防治脊髓缺血再灌注损伤提供新思路、新方法。

结项摘要

脊髓缺血再灌注损伤包括脊髓损伤后的继发性损害等，是脊柱外科临床常见的中枢神经系统损伤，可导致损伤节段以下严重的肢体功能障碍甚至患者死亡，是致残率极高、后果及其严重的神经损伤。我们已证实脊髓缺血再灌注损伤早期，Bcl-2蛋白可通过磷酸化激活促凋亡蛋白BAD、促使BAD/14-3-3分离、BAX向线粒体特异性移位，从而释放细胞色素C、激活Caspase级联反应的线粒体凋亡途径；而在缺血再灌注损伤晚期，主动移位至线粒体的Bcl-2蛋白磷酸化激活，Bcl-2蛋白Ser70位点被JNK信号通路磷酸化激活，导致的Bcl-2与Beclin-1结合力持续下降，是诱发自噬性细胞死亡的关。最新研究表明：单纯缺氧缺糖刺激神经细胞时，分布在Beclin-1蛋白不同结构域中的Thr119、Ser91、Ser94、Ser14等多个磷酸化位点发生失活或激活，导致Beclin-1活性变化；而缺氧缺糖再复氧复糖过程中，Thr119磷酸化导致Beclin-1激活，进而解离Bcl-2/Beclin-1复合体，是自噬的主要诱发方式。本项目证实在脊髓神经缺血再灌注损伤过程中，可通过干预Beclin-1的CCD结构域介导PINK1对PARK2蛋白泛素化结构域中S65的磷酸化、促进PARK2线粒体膜转位、激活特异性线粒体自噬维持线粒体完整性、保护线粒体功能。本研究从理论上更新对脊髓缺血再灌注损伤过程中线粒体自噬的发生机理的理解，并进一步丰富对缺血预处理作用机制的认识，为研究脊髓缺血再灌注损伤提供理论基础，为临床预防和治疗脊髓缺血再灌注损伤提供新方法、新思路。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（5）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
MicroRNA-421-3p-abundant small extracellular vesicles derived from M2 bone marrow-derived macrophages attenuate apoptosis and promote motor function recovery via inhibition of mTOR in spinal cord injury
在脊髓损伤中，来自 M2 骨髓源性巨噬细胞的 MicroRNA-421-3p 丰富的小细胞外囊泡通过抑制 mTOR 来减弱细胞凋亡并促进运动功能恢复
  • DOI：
    10.1186/s12951-020-00630-5
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Journal of Nanobiotechnology
  • 影响因子：
    10.2
  • 作者：
    Wang Jiaxing;Rong Yuluo;Ji Chengyue;Lv Chengtang;Jiang Dongdong;Ge Xuhui;Gong Fangyi;Tang Pengyu;Cai Weihua;Liu Wei;Fan Jin
  • 通讯作者：
    Fan Jin
Blocking Notch signal pathway suppresses the activation of neurotoxic A1 astrocytes after spinal cord injury
阻断Notch信号通路可抑制脊髓损伤后神经毒性A1星形胶质细胞的激活
  • DOI：
    10.1080/15384101.2019.1667189
  • 发表时间：
    2019-09-19
  • 期刊：
    CELL CYCLE
  • 影响因子：
    4.3
  • 作者：
    Qian, Dingfei;Li, Linwei;Yin, Guoyong
  • 通讯作者：
    Yin, Guoyong
Macrophage MSR1 promotes BMSC osteogenic differentiation and M2-like polarization by activating PI3K/AKT/GSK3β/β-catenin pathway
巨噬细胞MSR1通过激活PI3K/AKT/GSK3 beta/beta-catenin通路促进BMSC成骨分化和M2样极化
  • DOI：
    10.7150/thno.36930
  • 发表时间：
    2020-01-01
  • 期刊：
    THERANOSTICS
  • 影响因子：
    12.4
  • 作者：
    Zhao, Shu-Jie;Kong, Fan-Qi;Fan, Jin
  • 通讯作者：
    Fan, Jin
Exosomes Derived from Bone Mesenchymal Stem Cells Repair Traumatic Spinal Cord Injury by Suppressing the Activation of A1 Neurotoxic Reactive Astrocytes
源自骨间充质干细胞的外泌体通过抑制 A1 神经毒性反应性星形胶质细胞的激活来修复创伤性脊髓损伤
  • DOI：
    10.1089/neu.2018.5835
  • 发表时间：
    2019-02-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF NEUROTRAUMA
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    Liu, Wei;Wang, Yongxiang;Cai, Weihua
  • 通讯作者：
    Cai, Weihua
Cervical sagittal alignment as a predictor of adjacent-level ossification development.
宫颈矢状排列作为邻近水平骨化发展的预测因子
  • DOI：
    10.2147/jpr.s160472
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Journal of pain research
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    Liu W;Rong Y;Chen J;Luo Y;Tang P;Zhou Z;Fan J;Cai W
  • 通讯作者：
    Cai W

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  • 通讯作者：
    蔡卫华

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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

        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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