铜螯合剂由抑制SOD1的活性调控胞内氧化还原信号转导

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21271079
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0702.生物分子的化学生物学
  • 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

Cu/Zn superoxide dismutase (SOD1) maintains the homeostasis of superoxide anion and peroxide hydrogen by catalyzing the dismutation of superoxide to peroxide hydrogen. NADPH oxidase (Nox) acts as one of the main superoxide sources. Upon the stimulation by the binding of cytokines to their receptors on membrane, Nox is activated, leading to the formation of superoxide at a high level.Thereby, SOD1 results in a significant increase in the concentration of peroxide hydrogen. Peroxide hydrogen at the high levels can inactivated signaling proteins by reversibly oxidazing the cysteine residues in their active sites, resulting in activation of the aberrant redox signaling network or dysregulation of the redox signaling network. This can cause not only the cellular responses such as hypertrophy, proliferation, and migration, but also angiogensis, leading to tumorigensis. Moreover, the aberrant redox signaling may cause inflammation and damage motor neurons, resulting in amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Therfore, SOD1 has become a target for designing anticancer and anti-ALS drugs. Thioflavin T (ThT) is a fluorescent reagent sensetive to beta-sheet proteins and their aggregates, and the Cu bio-probes have a strong affinity for the intracellular Cu. Through rational combination of the recognition property of ThT for beta-sheet protein structures and the chelating ability of the intracellular Cu probes, a specific and strong chelating reagent for the Cu in SOD1 can be designed. The chelating reagent inhibits SOD1 by removing the Cu in SOD1, which can notably alter the relative concentrations of intracellular superoxide and peroxide hydrogen. This alteration in ROS levels may lead to selective apoptosis or necrosis of the cells. Therefore, the affected redox signaling pathways can be understood at molecular levels. The study is valuable in designing the drugs that can not only inhibit the cell proliferation and angiogensis, but also attenuate the motor neuron damage via rationally regulating the redox signaling network.
铜锌超氧化物歧化酶(SOD1)催化超氧阴离子歧化为过氧化氢,维持胞内超氧和过氧化氢的内稳态浓度。NADPH氧化酶作为超氧的主要源之一,受细胞因子与其膜表面受体结合的刺激而活化将产生高浓度超氧,SOD1则导致胞内过氧化氢浓度显著上升。高浓度过氧化氢由可逆氧化活性部位的半胱氨酸残基使信号蛋白失活,激活胞内异常的氧化还原信号转导网络,或使正常的氧还信号网络失调。这既能导致细胞过度增殖,新血管生成,引起癌变;又能引起严重的炎症,损伤运动神经元,导致脊髓侧索硬化症(ALS)。因此,SOD1成了设计抗癌和抗ALS药物的重要靶标。合理组合beta折叠蛋白识别试剂和灵敏的胞内铜成像试剂,设计特异的螯合剂由去除SOD1中的铜使其失活,改变胞内超氧和过氧化氢的相对水平,调控氧还信号途径,由此选择性地导致细胞凋亡或死亡。这有助于设计由合理调控氧还信号网络,抑制细胞过度增殖和血管生成、减轻运动神经元损伤的药物。

结项摘要

围绕项目申请书提出的主题:设计高效铜螯合剂由特异抑制SOD1的活性调控胞内氧化还原信号转导,发展以SOD1为靶的新型抗癌药物。我们首先设计合成了几个系列的对SOD1具有显著抑制作用的螯合剂,经筛选获得的代表性螯合剂较文献报导的螯合剂如二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDC)和四硫代钼酸盐类(MoS42-,TM)等具有抑制效率高,跨膜容易,特异性好等优点。其次我们就抑制剂对胞内ERK、PI3K信号通路及细胞凋亡的影响等方面展开了系统研究,发现螯合剂通过嵌入SOD1底物通道螯合铜抑制SOD1活性,由抑制SOD1准确调控胞内ROS(H2O2;O2•−)相对浓度,ROS浓度变化对ERK、PI3K信号通路及癌细胞凋亡有显著影响。这些结果对我们理解ROS信号通路中各种激酶的激活机制乃至多种病理生理过程具有十分重要的意义,如从信号转导角度揭示SOD1导致ALS的化学基础,发展有效治疗ALS的新途径;发现SOD1活性变化与某些癌症发生、发展之间的关系,为设计以SOD1为靶的新型抗癌药物打下基础。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Ultraviolet light triggers the conversion of Cu2+-bound Aβ42 aggregates into cytotoxic species in a copper chelation-independent manner.
紫外线触发 Cu2 结合的 Aβ42 聚集体以铜螯合独立的方式转化为细胞毒性物质
  • DOI:
    10.1038/srep13897
  • 发表时间:
    2015-09-09
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Dong X;Zhang Z;Zhao D;Liu Y;Meng Y;Zhang Y;Zhang D;Liu C
  • 通讯作者:
    Liu C
Metal-polybenzimidazole complexes as a nonviral gene carrier: Effects of the DNA affinity on gene delivery
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013-12-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF INORGANIC BIOCHEMISTRY
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Huang, Xueying;Dong, Xiongwei;Liu, Changlin
  • 通讯作者:
    Liu, Changlin
Ultraviolet irradiation-mediated formation of A beta(42) oligomers and reactive oxygen species in Zn2+-bound A beta(42) aggregates irrespective of the removal of Zn2+
紫外线照射介导的 A beta(42) 低聚物和 Zn2 结合 A beta(42) 聚集体中活性氧的形成,与 Zn2 的去除无关
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    New Journal of Chemistry
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Meng, Yan;Zhang, Yong;Zhang, Dan;Liu, Changlin
  • 通讯作者:
    Liu, Changlin
A Simple Zn2+ Complex-Based Composite System for Efficient Gene Delivery.
一种简单的基于 Zn2 配合物的复合系统,用于高效基因传递
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0158766
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Zhang Z;Zhao Y;Meng X;Zhao D;Zhang D;Wang L;Liu C
  • 通讯作者:
    Liu C
Selective recognition of parallel and anti-parallel thrombin-binding aptamer G-quadruplexes by different fluorescent dyes.
不同荧光染料选择性识别平行和反平行凝血酶结合适体 G 四链体
  • DOI:
    10.1093/nar/gku833
  • 发表时间:
    2014-10
  • 期刊:
    Nucleic acids research
  • 影响因子:
    14.9
  • 作者:
    Zhao D;Dong X;Jiang N;Zhang D;Liu C
  • 通讯作者:
    Liu C

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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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