Cullin3突变导致家族性高血钾型高血压的分子机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81570634
  • 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:
    H0501.泌尿系统结构、功能与发育异常
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Familial Hyperkalemic Hypertension (FHHt) is a Mendelian form of arterial hypertension that characterized by sodium chloride cotransporter(NCC) activation in renal distal convoluted tubule. Among all the 4 known FHHt-causing genes, mutations of Cullin3 (Cul3) has the earliest onset age and the most severe phenotype including hypertension, hyperkalemia and acidosis. Tremendous work has been done to elucidate the molecular mechanism of FHHt over a decade, however till now the mechanism of Cul3-FHHt remain unclear. Cul3 plays a critical role in the polyubiquitination and subsequent degradation of specific protein substrates as the core component and scaffold protein of an E3 ubiquitin ligase complex. It can ubiquitinate WNK kinases in distal nephron with the help of its adaptor protein, KLHL3. Our previous study published in The Journal of Clinical Investigation disclosed Cul3 disease mutant, Cul3△9 appeared to be much more neddylated, namely more activated than wild type Cul3, which subsequently caused the degradation of its adaptor protein, KLHL3. The loss of adaptor protein resulted in accumulated WNK kinases expression and hence NCC activation. However, the mechanism of increased neddylation of Cul3△9, and the reason for most severe phenotype of Cul3-FHHt among different disease-causing genes remain obscure. We continue to focus our efforts on the mechanism of Cul3-FHHt after the publication of JCI paper and our further investigation revealed impaired ability of Cul3△9 for binding COP9 signalosome (CSN), which serves as deneddylase and can remove nedd8 from Cul3. It strongly suggests the mechanism of over-neddylated state, namely excessive activation of Cul3△9. In addition, another adaptor of Cul3, KLHL2, which is also expressed in the distal tubule, can also be heavily degraded by Cul3△9. Presumably the degradation of both KLHL3 and KLHL2 by Cul3 △9 causes increased WNK kinase abundance in distal tubule, which likely accounts for the most severe phenotype of Cul3-FHHt. We will study the binding region of Cul3 to CSN, and the role of KLHL2 in Cul3-FHHt in mammalian cells and Cul3 △9 mouse we generated. We expect this study will be important in clarifying the mechanisms of FHHt and NCC regulation, and shed light on the pathogenesis of essential hypertension.
家族性高血钾型高血压(FHHt)是一种单基因遗传性高血压,表现为肾远曲小管钠氯共转运子(NCC)功能亢进,致病基因包括WNK激酶、KLHL3和Cul3,其中Cul3-FHHt表型最重。Cul3可在连接蛋白KLHL3的帮助下,泛素化降解WNK激酶。我们既往研究发现,Cul3致病突变△9比野生型Nedd化修饰明显增加,活性增强,转而显著降解KLHL3,造成WNK激酶降解受阻,最终激活NCC。然而为何Cul3△9 Nedd化修饰增加,以及Cul3-FHHt表型最重尚未搞清。我们根据预实验结果推测Cul3△9与去Nedd化修饰酶CSN结合减弱,是其Nedd化修饰增加的原因;远端肾小管还存在另一种连接蛋白KLHL2,也被Cul3△9显著降解,导致WNK激酶更多和/或更广泛的蓄积,是Cul3-FHHt表型最重的原因。本项目将进行体内体外研究,包括建立的Cul3 △9小鼠,阐明Cul3-FHHt机制。

结项摘要

高血压患病率高、危害性大,是目前人类健康的主要威胁之一。大部分高血压患者病因不清,为原发性高血压。单基因遗传高血压是探究高血压发病机制和肾离子重吸收调控机制的理想模型。家族性高血钾型高血压(FHHt)表现为高血压、高血钾、代谢性酸中毒,分子遗传学研究证实肾远曲小管上皮细胞表达的WNK激酶、KLHL3和Cul3发生突变,导致钠氯共转运子(NCC)功能亢进,重吸收钠离子增多而致病。Cul3可泛素化降解WNK激酶,KLHL3是其连接蛋白,然而Cul3突变导致FHHt的机制仍未搞清。本项目通过一系列体内体外实验研究Cul3致病突变的neddylation异常的机制,以及KLHL3的同源类似物——KLHL2被野生型和突变型Cul3降解的情况,深入探索Cul3-FHHt的分子发病机制。我们免疫荧光检测了去neddylation酶的核心组分CSN5在肾脏的表达,发现其在远曲小管和连接管处表达最为丰富,细胞定位在顶膜附近表达。我们构建了多个Cul3的片段, Co-IP证实并非Cul3致病突变缺失的片段,而是紧邻其后的α/β结构域是直接与CSN5结合的部位。在mRNA水平证实了KLHL2在肾小管各段的表达,KLHL2也具有降解各种WNK激酶的能力,也被Cul3所降解,且Cul3致病突变体降解明显增加,提示Cul3突变时,KLHL2也可作为其连接蛋白被清空,其结果造成WNK激酶的丰度增加,从而参与形成Cul3-FHHt的严重表型。

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(1)
专利数量(0)
Sodium-Chloride Cotransporter Activity Regulated by Extracellular Potassium
细胞外钾调节的氯化钠协同转运蛋白活性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    J Integr Nephrol Androl
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Siqi Ying;Yang Yang;Chong Zhang
  • 通讯作者:
    Chong Zhang
低钾失盐性肾小管病的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    上海交通大学学报 (医学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭琴;张翀
  • 通讯作者:
    张翀
Dual gain and loss of cullin 3 function mediates familial hyperkalemic hypertension
cullin 3功能的双重获得和丧失介导家族性高钾性高血压
  • DOI:
    10.1152/ajprenal.00602.2017
  • 发表时间:
    2018-10-01
  • 期刊:
    AMERICAN JOURNAL OF PHYSIOLOGY-RENAL PHYSIOLOGY
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Cornelius, Ryan J.;Zhang, Chong;Ellison, David H.
  • 通讯作者:
    Ellison, David H.
细胞外钾对小鼠远端肾小管离子通道活性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    上海交通大学学报 (医学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨阳;张娅;郭琴;张翀
  • 通讯作者:
    张翀
Compared staining of the phospholipase A2 receptor in the glomeruli of Chinese adults and children with idiopathic membranous nephropathy
中国成人和儿童特发性膜性肾病肾小球磷脂酶A2受体染色比较
  • DOI:
    10.1016/j.prp.2019.01.046
  • 发表时间:
    2019-05-01
  • 期刊:
    PATHOLOGY RESEARCH AND PRACTICE
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Zhang, Dan;Wu, Ying;Jiang, Gengru
  • 通讯作者:
    Jiang, Gengru

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其他文献

空间中的电力系统辐射及其形成机理
  • DOI:
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
    张翀;陈晓莹;唐九阳;葛斌
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 作者:
    吴静;张翀;付静静;马齐爽
  • 通讯作者:
    马齐爽

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张翀的其他基金

肾小管钠氯共转运子和BK通道介导的非醛固酮依赖的快速排钾机制研究
  • 批准号:
    81770706
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    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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