铁离子参与自身免疫性疾病中促炎性细胞因子的转录后调控机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81671552
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1107.自身免疫性疾病
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Iron deposition is frequently observed in human autoinflammatory diseases, such as in the central nervous system (CNS) of patients with multiple sclerosis or in the blood of patients with rhemeotoid arthritis. Yet, the functional outcome of excessive iron in the auto-inflammatory response is largely unknown. Granulocyte macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) is a proinflammatory cytokine promoting myeloid cell maturation and activation, which are essential for the pathogenesis of many autoimmune diseases. GM-CSF expression is regulated by its 3’ untranslated region (3’UTR) via interaction with specific RNA-binding proteins. In a targeted short hairpin (sh) RNA screen, we have identified that Poly(rC) binding protein 1 (PCBP1), an RNA binding protein with iron chaperon function, enhanced GM-CSF 3’UTR activity and mRNA stability. PCBP1 deficiency in autoreactive T cells resulted in compromised production of GM-CSF and other cytokines, abolishing their capacity in inducing experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), an animal model of multiple sclerosis. We further showed that ferrous iron was required for the expression and activity of PCBP1, as iron depletion degraded PCBP1 protein and suppressed GM-CSF production. These results suggest a model that excessive iron may directly precipitate autoimmune diseases through post-transcriptional regulation of pro-inflammatory cytokine expression. .In the proposed study, we will identify transcriptome-wide targets of PCBP1, and systemically examine how iron metabolism regulates pro-inflammatory cytokine expression through PCBP1-mediated RNA stabilization; by analyzing PCBP1 deficient and Transferrin receptor (TfR) deficient mice, we will examine iron-PCBP1 mediated post-transcription mechanisms in the pathogenesis of rheumatoid arthritis; Finally, we will analyze interplay among PCBP1 expression, iron deposition and proinflammatory cytokine expression in patients with rheumatoid arthritis. .Our proposed studies will not only elucidate new regulatory mechanisms governing proinflammatory cytokine expression, but also provide considerable new insights into the molecular pathogenesis of rheumatoid arthritis. Knowledge gained through this project is anticipated to expedite the development of effective therapies to treat rheumatoid arthritis by targeting iron homeostasis. Although we propose a study specific to rheumatoid arthritis, the concepts and innovative/tools/reagents developed in this project can readily be broadened to encompass other similar autoimmune disorders.
自身免疫性疾病是免疫系统错误识别自身组织,产生免疫应答和过量促炎性细胞因子,造成组织损伤的疾病。自身免疫疾病经常伴随铁离子的异常富集。前期高通量shRNA筛选发现,具有铁离子伴侣功能的RNA结合蛋白PCBP1,可以通过调节GM-CSF等细胞因子mRNA稳定性,促进其在T细胞中的表达,诱导小鼠实验性自身免疫脑脊髓炎(EAE)发病;铁离子调节PCBP1的蛋白稳定性,在转录后水平促进细胞因子的分泌。我们提出科学假说:在自身免疫性疾病中,铁离子稳定PCBP1蛋白,促进细胞因子的产生,加剧免疫反应,直接参与自身免疫性疾病。本项目将通过PAR-CLIP等高通量方法,鉴定PCBP1在转录组水平上的靶点mRNA; 利用基因敲除小鼠,分析铁-PCBP1介导的转录后调控机制,在类风湿性关节炎等自身免疫疾病中的作用。本项目将建立铁离子通过转录后调控参与免疫应答的机制,从而筛选出新的针对自身免疫性疾病的治疗靶点。

结项摘要

在真核细胞中,RNA在转录后受多种不同机制的调节,包括不同剪切方式,3’聚腺苷酸化,microRNA等。这些机制亦受到相应的RNA结合蛋白(RBP)调控:例如,RNA的剪切蛋白,可以通过不同的方式剪接RNA,从而使同一基因产生多个转录子及相应蛋白质产物。.我们在高通量shRNA筛选发现,具有铁离子伴侣功能的RNA结合蛋白PCBP1,可以通过调节GM-CSF等细胞因子mRNA稳定性,促进其在T细胞中的表达,诱导小鼠实验性自身免疫脑脊髓炎(EAE)发病;通过PAR-CLIP等高通量方法,鉴定出PCBP1在转录组水平上的靶点mRNA,证明PCBP1通过结合到RNA 3’UTR中的Poly(rC)元件,调节细胞因子mRNA的稳定性。.同时,我们发现作为铁离子伴侣蛋白,胞内铁离子浓度可以调节PCBP1的蛋白质稳定性,在转录后水平促进细胞因子的分泌。无论利用铁离子敖合剂或基因缺陷小鼠改变T细胞中铁离子含量,都会影响促炎性细胞因子(如GM-CSF,IL2等)的表达,进而影响多样性硬化的小鼠模型EAE的发生。更为重要的是,铁离子对促炎性细胞因子的调控主要在转录后水平,通过影响促炎性细胞因子的mRNA的稳定性来实现。铁离子保护PCBP1蛋白不被Caspase剪切降解,增强靶基因mRNA的稳定性、促进促炎性细胞因子的产生, 提示PCBP1可以作为胞内铁离子的传感器,调控免疫细胞转录组的动态变化和致病性。.该研究鉴定出调控GM-CSF表达的新的顺式作用元件,及其相关的反式作用因子PCBP1,揭示了GM-CSF新的转录后调控机制;同时丰富了代谢环境通过RNA结合蛋白转录后调控基因表达的模型;阐释了铁代谢异常促进自身免疫疾病的机制,为多发性硬化等自身免疫疾病的治疗提供的新的靶点和思路。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Cytoplasmic poly(A)-binding protein 1 (PABPC1) interacts with the RNA-binding protein hnRNPLL and thereby regulates immunoglobulin secretion in plasma cells
细胞质多聚腺苷酸结合蛋白 1 (PABPC1) 与 RNA 结合蛋白 hnRNPLL 相互作用,从而调节浆细胞中免疫球蛋白的分泌
  • DOI:
    10.1074/jbc.m117.794834
  • 发表时间:
    2017-07-21
  • 期刊:
    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Peng, Yuanzheng;Yuan, Juanjuan;Chang, Xing
  • 通讯作者:
    Chang, Xing
Single-cell RNA-Seq analysis identifies a noncoding interleukin 4 (IL-4) RNA that post-transcriptionally up-regulates IL-4 production in T helper cells
单细胞 RNA 测序分析鉴定出一种非编码白细胞介素 4 (IL-4) RNA,该 RNA 可以在转录后上调 T 辅助细胞中 IL-4 的产生
  • DOI:
    10.1074/jbc.ra118.004111
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    Journal of Biological Chemistry
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Yin Weijie;Song Yan;Chang Xing
  • 通讯作者:
    Chang Xing
Iron Drives T Helper Cell Pathogenicity by Promoting RNA-Binding Protein PCBP1-Mediated Proinflammatory Cytokine Production
铁通过促进 RNA 结合蛋白 PCBP1 介导的促炎细胞因子产生来驱动 T 辅助细胞致病性
  • DOI:
    10.1016/j.immuni.2018.05.008
  • 发表时间:
    2018-07-17
  • 期刊:
    IMMUNITY
  • 影响因子:
    32.4
  • 作者:
    Wang, Zhizhang;Yin, Weijie;Chang, Xing
  • 通讯作者:
    Chang, Xing
Tim-3 signaling in peripheral NK cells promotes maternal-fetal immune tolerance and alleviates pregnancy loss
外周 NK 细胞中的 Tim-3 信号传导可促进母胎免疫耐受并减轻流产
  • DOI:
    10.1126/scisignal.aah4323
  • 发表时间:
    2017-09-26
  • 期刊:
    SCIENCE SIGNALING
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Li, Yanhong;Zhang, Jiayuan;Du, Meirong
  • 通讯作者:
    Du, Meirong
基因编辑与基因治疗
  • DOI:
    10.13488/j.smhx.20181205
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    生命的化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马云青;常兴
  • 通讯作者:
    常兴

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其他文献

The Mechanical Properties of Gray Cast Iron and Metallographic Structure Effect on the Chip Shape
灰口铸铁的力学性能及金相组织对切屑形状的影响
  • DOI:
    10.4028/www.scientific.net/amr.339.200
  • 发表时间:
    2011-09
  • 期刊:
    Advanced Materials Research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄晓 斌;叶玉刚;沈兴全;常兴
  • 通讯作者:
    常兴
瞬时外向钾电流及通道异常致心力衰竭心律失常的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    汪艳丽;李泱;刘金凤;关宣可;常兴;刘如秀
  • 通讯作者:
    刘如秀
聚羧酸盐在不同煤种成浆中的应用性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    陕西科技大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱军峰;李元博;王卓妮;常兴
  • 通讯作者:
    常兴
基于刘志明“阳郁血瘀”理论探讨病态窦房结综合征发病机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    北京中医药
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    --
  • 作者:
    常兴;吴巧敏;姚舜宇;刘如秀;刘志明
  • 通讯作者:
    刘志明
A Study on Forming Process of Chips during Cutting Cast Iron
铸铁切削切屑形成过程的研究
  • DOI:
    10.4028/www.scientific.net/amr.399-401.1650
  • 发表时间:
    2011-11
  • 期刊:
    Advanced Materials Research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄晓斌;常兴
  • 通讯作者:
    常兴

其他文献

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常兴的其他基金

免疫细胞发育与分化的转录后调控机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
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    400 万元
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利用靶向性胞嘧啶脱氨酶诱导抗体亲和力成熟
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    31870927
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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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