锌转运体ZnT3通过调节突触锌离子释放参与tau蛋白磷酸化的分子机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31371091
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    88.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0901.分子与细胞神经生物学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Zinc transporter ZnT3 is a transmembrane protein located in the membrane of synaptic vesicles of excitatory zinc-ergic neurons in the brain. ZnT3 is responsible for zinc sequestration in synaptic vesicles. During synaptic activity, synaptic zinc is released to the synaptic cleft and enters the post-synaptic neurons through certain ion channels,such as voltage-gated calcium channels. Recent studies have shown that ZnT3 is highly expressed in the brains of Alzheimer's disease (AD). When ZnT3 gene is knocked out from the APP transgenic mouse brain, the mice showed both a reduced β-amyloid deposition and an ameliorated study/memory behavior. Interestingly, in vitro studies have shown that low micromolar zinc could accelerate the fibrillization of human tau via bridging of Cys-291 and Cys-322. Moreover, synaptic released zinc promotes tau hyperphosphorylation has been confirmed from a rencent study with rat hippocampal slices. Therefore, we raise the hypothesis that overexpression of ZnT3 enhances synaptic zinc release into the post synaptic neurons in AD brain. These zinc ions may promote tau phosphorylation and neurofibrillary tangles (NFTs) formation through certain protein kinases pathway, such as glycogen synthase kinase 3β (GSK-3β), calpain, cyclin-dependent kinase 5 (CDK5), extracellular signal-regulated kinases (ERKs), Jun N-terminal kinases (JNK), p38 mitogen-activated protein kinases (p38) and protein phosphatase 2A (PP2A). Therefore, in the present project, we will breed the ZnT3 knockout and human tau transgenic (tau/ZnT3-/-) mice to analyse whether knockout of ZnT3 gene could inhibit synaptic zinc release and tau phosphorylation in tau transgenic mouse brain. Furthermore, we will use the brain slices of tau transgenic and tau/ZnT3-/- mice combined with KCl and/or protein kinase inhibitor/agonists treatments, to analysis which protein kinase pathway is involved in synaptic released zinc-induced tau hyperphosphorylation. This study will be helpful to understand the involvement of brain zinc metabolism in the pathophysiology of Alzheimer disease.
锌转运体ZnT3是定位于兴奋性锌能神经元突触小泡的跨膜蛋白,参与锌离子在突触小泡内的聚集和释放。在阿尔茨海默病(AD)脑内ZnT3表达增加,敲除ZnT3基因的APP小鼠脑内β-淀粉样蛋白沉积明显减少且学习记忆能力得到改善。体外研究表明低浓度锌即可加剧tau蛋白聚集,大鼠脑片实验证实突触锌离子释放可促进tau蛋白过度磷酸化。因此,我们推测:ZnT3在AD脑内的高表达促进锌离子突触释放并进入突触后神经元,通过调节与tau磷酸化相关的蛋白激酶活性,促进tau蛋白磷酸化和神经原纤维缠结形成。本项目拟通过繁育ZnT3基因敲除且tau转基因的杂交小鼠,以及应用该杂交小鼠海马脑片培养给予突触兴奋性刺激等手段,分析突触锌离子释放与tau蛋白磷酸化及其树突异常定位的相关性;阐明ZnT3通过调节脑锌稳态参与tau蛋白磷酸化和NFTs形成的机理,为揭示脑锌代谢参与AD的发病机制提供充分的理论依据。

结项摘要

阿尔茨海默病(AD)的主要神经病理特征之一是变性神经元内出现由过度磷酸化的tau蛋白聚集形成的神经原纤维缠结,研究表明脑内金属离子代谢紊乱与此病理改变密切相关。体外实验证实低浓度锌即可加剧tau蛋白聚集,大鼠脑片实验证实突触锌离子释放可促进tau蛋白过度磷酸化。脑内突触锌离子的聚集和释放主要有锌转运体ZnT3来调控。本项目以ZnT3基因敲除小鼠与tau转基因小鼠的杂交小鼠(tau/ZnT3-/-)为模型,应用行为学、形态学、分子生物学等实验方法,探讨ZnT3调控突触锌离子释放参与tau蛋白磷酸化的相关机制。同时,项目组也探讨了同为2价金属离子的镁、钙离子代谢紊乱参与AD病理进展的相关机制。.本项目的研究表明,ZnT3基因敲除能明显抑制tau模型小鼠脑内突触锌离子释放,降低的锌离子进入突触后神经元,通过调节tau蛋白磷酸化相关蛋白激酶(p38,GSK-3β,ERK1/2,JNK/c-Jun)的活性,抑制tau蛋白不同位点(ser202、ser396、Ser400/Thr403/Ser404、thr181)过度磷酸化,说明突触锌离子释放可促进tau蛋白过度磷酸化。另外还发现突触锌离子释放可上调炎症因子TNF-α的表达,并诱导环氧合酶-2表达升高,高表达的环氧合酶-2及其下游代谢产物PGI2、PGF2α通过PI3-K/AKT、ERK1/2和JNK/c-Jun通路,刺激tau蛋白在Ser202和Ser400/Thr403/Ser404两个位点的磷酸化水平增加。综上所述,锌离子代谢紊乱可通过tau蛋白磷酸化参与AD的病理学发生与发展。 此外,镁离子可通过调节γ分泌酶活性,钙离子通过调节钙相关蛋白激酶calpain1和CAMKII活性参与AD的病理进展。以上研究结果为进一步揭示金属离子代谢紊乱参与AD发生发展的机理,以及确立将调节金属离子稳态作为AD等神经退行性疾病治疗的新策略提供充分的理论依据。.本项目已发表SCI收录期刊论文14篇,获得专利1项,培养了9名博硕士研究生,为项目组将来以金属离子为靶点的抑制致病蛋白沉积的化合物筛选与研发奠定基础。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
By activating matrix metalloproteinase-7, shear stress promotes chondrosarcoma cell motility, invasion and lung colonization
通过激活基质金属蛋白酶-7,剪切应力促进软骨肉瘤细胞运动、侵袭和肺部定植
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Oncotarget
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Guan Pei-Pei;Yu Xin;Guo Jian-Jun;Wang Yue;Wang Tao;Li Jia-Yi;Konstantopoulos Konstantinos;Wang Zhan-You;Wang Pu
  • 通讯作者:
    Wang Pu
Metal ions influx is a double edged sword for the pathogenesis of Alzheimer's disease
金属离子流入是阿尔茨海默病发病机制的一把双刃剑
  • DOI:
    10.1016/j.arr.2016.10.003
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Ageing Research Reviews
  • 影响因子:
    13.1
  • 作者:
    Wang Pu;Wang Zhan-You
  • 通讯作者:
    Wang Zhan-You
Prostaglandin I(2) Attenuates Prostaglandin E(2)-Stimulated Expression of Interferon gamma in a beta-Amyloid Protein- and NF-kappaB-Dependent Mechanism.
前列腺素 I(2) 在 β-淀粉样蛋白和 NF-κB 依赖性机制中减弱前列腺素 E(2) 刺激的干扰素 γ 表达。
  • DOI:
    10.1038/srep20879
  • 发表时间:
    2016-02-12
  • 期刊:
    Sci Rep
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang P;Guan PP;Yu X;Zhang LC;Su YN;Wang ZY
  • 通讯作者:
    Wang ZY
The Role of Cyclooxygenase-2, Interleukin-1 beta and Fibroblast Growth Factor-2 in the Activation of Matrix Metalloproteinase-1 in Sheared-Chondrocytes and Articular Cartilage
环氧化酶 2、白细胞介素 1 β 和成纤维细胞生长因子 2 在剪切软骨细胞和关节软骨中基质金属蛋白酶 1 激活中的作用
  • DOI:
    10.1038/srep10412
  • 发表时间:
    2015-05-20
  • 期刊:
    Scientific Reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Guan PP;Guo JW;Yu X;Wang Y;Wang T;Konstantopoulos K;Wang ZY;Wang P
  • 通讯作者:
    Wang P
COX-2 metabolic products, the prostaglandin I2 and F2alpha, mediate the effects of TNF-alpha and Zn(2+) in stimulating the phosphorylation of Tau.
COX-2 代谢产物前列腺素 I2 和 F2α 介导 TNF-α 和 Zn(2 ) 刺激 Tau 磷酸化的作用。
  • DOI:
    10.18632/oncotarget.21853
  • 发表时间:
    2017-11-21
  • 期刊:
    Oncotarget
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Y;Guan PP;Yu X;Guo YS;Zhang YJ;Wang ZY;Wang P
  • 通讯作者:
    Wang P

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其他文献

脑锌代谢与阿尔茨海默病
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    生命科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑玮;王占友;ZHENG Wei;WANG Zhan-You(Department of Pathophysiol
  • 通讯作者:
    WANG Zhan-You(Department of Pathophysiol
Trientine reduces BACE1 activity and mitigates amyloidosis via the AGE/RAGE/NF-κB pathway in a transgenic mouse model of Alzheimer’s Disease
Trientine 通过 AGE/RAGE/NF- 降低 BACE1 活性并减轻淀粉样变性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Antioxidants Redox Signal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang CY;Xie JW;Xu Y;Wang T;Cai JH;Wang X;Zhao BL;An L;王占友
  • 通讯作者:
    王占友
锌转运体 ZNT7 在 Alzheimer 病动物模型 APP/ PS1 转基因鼠脑内的表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国组织化学与细胞化学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张丽红;荣明;王辛;王思玲;王占友
  • 通讯作者:
    王占友
去铁敏通过激活MAPK蛋白家族上调HIF-1α抑制MPTP处理小鼠的多巴胺能神经元死亡
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Experimental Neurology
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    钟曼丽;王涛;李家驿;王占友
  • 通讯作者:
    王占友
游离锌离子在 APP/PS1 转基因小鼠嗅球内的定位
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    解剖科学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于丹;王辛;荣明;王占友;张丽红;郑玮
  • 通讯作者:
    郑玮

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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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