Syntaxin 12通过介导线粒体囊泡融合及铁转运影响心脏发育的机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31900502
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0701.细胞器及亚细胞结构、互作与功能
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Iron homeostasis of cells is tightly regulated, and mitochondria play a central role in cell metabolism and iron homeostasis regulation. SNARE family proteins are involved in vesicle recognition and fusion of different membranous organelles, however, the specific SNARE proteins and complexes responsible for mitochondrial vesicle fusion are still unclear. Our previous work indicated that Syntaxin 12, a SNARE family member, co-located with mitochondria, and Syntaxin 12 knockout mice had abnormal mitochondrial morphology and cardiac function. Meanwhile, Syntaxin 12 knocked out mice showed iron deficiency in the heart. Therefore, it was hypothesized that Syntaxin 12 was involved in mitochondrial vesicular fusion and iron transport, which further affected heart development. We intend to use ultra-high resolution real-time monitoring of Syntaxin 12 vesicles to determine whether it is involved in mitochondrial vesicle fusion. Proteins that interact with Syntaxin 12 and regulate mitochondrial vesicular fusion were screened out by means of immunoprecipitation and mass spectrometry, and the regulatory mechanism was elucided. We will further clarify how Syntaxin 12 regulates mitochondrial iron transport and heart development, providing a theoretical basis for the study of development defects and human diseases caused by iron disorders.
细胞铁稳态受到严密调控,而线粒体在细胞代谢及铁稳态调控中居于核心地位,通过囊泡向线粒体输送铁是一种高效安全的方式。SNARE家族参与不同膜性细胞器囊泡识别与融合,而专一性负责线粒体囊泡融合的SNARE蛋白及其复合体仍然未知。我们前期工作表明SNARE家族蛋白Syntaxin12与线粒体存在共定位,Syntaxin12敲除小鼠心肌线粒体形态异常及心脏功能异常。同时,Syntaxin12敲除小鼠心脏铁缺乏。因此提出假说,Syntaxin12参与线粒体囊泡融合及铁转运,进一步影响心脏发育。我们拟利用超高分辨实时监测Syntaxin12囊泡,明确其是否参与线粒体囊泡融合;通过免疫共沉淀与质谱结合的方式筛出与Syntaxin12互作且调控线粒体囊泡融合的蛋白,阐明其作用机制。我们将进一步明确Syntaxin12调控线粒体铁转运及心脏发育的方式,为研究铁紊乱导致的发育异常及人类疾病提供理论基础。

结项摘要

本项目在分子、细胞、生化、动物水平等多空间尺度上研究Syntaxin 12调控线粒体膜泡融合与铁转运,进而影响心脏发育,通过活细胞观察、质谱与蛋白组学、免疫共沉淀等方法系统研究Syntaxin 12调控线粒体囊泡融合与铁转运的分子机制,明确影响心脏发育的原因,取得了一系列成果:(1)首先,本项目发现在小鼠心脏组织中,Syntaxin 12与SNAP25及VAMP2互作,调控线粒体囊泡融合过程。这也是首次阐明了介导线粒体囊泡融合的关键蛋白。(2)铁对于线粒体的功能维持至关重要,线粒体呼吸链需要铁离子的参与。我们的研究结果也证实Syntaxin 12可与转铁蛋白受体TFR1共定位并影响其周转,从而调控线粒体的铁转运。我们由此证明Syntaxin 12参与向线粒体输送铁离子的囊泡转运并阐明了相关分子机制。(3)心肌细胞线粒体的正常运转离不开铁离子。本项目发现,Syntaxin 12基因敲除小鼠的心脏发育异常,出现心衰表型。我们进一步的研究揭示Syntaxin 12敲除小鼠心脏中铁缺乏。我们构建了Syntaxin 12敲低后的斑马鱼模型,同样发现了心脏发育的异常。相关动物实验结果证实了Syntaxin 12可能影响心肌细胞线粒体的铁转运,从而导致心脏异常。(4)本项目首次发现GTPBP3蛋白的关键突变位点并对其影响线粒体功能的表型进行验证。上述理论及机制研究成果部分已发表于Oxidative Medicine and Cellular Longevity等杂志上。通过本课题的实施,我们揭示了Syntaxin 12参与心脏发育调节机制及相关的关键蛋白,阐明了介导线粒体囊泡转运的关键SNARE复合体成员,明确了Syntaxin 12通过与铁转运受体TFR1互作而完成线粒体铁转运进而影响心脏发育的分子机制。本项目提示Syntaxin 12有可能作为心脏相关疾病治疗的潜在靶点。在SCI收录杂志论文发表发表标注本基金号的研究论文8篇,培养硕士研究生1人,达到或超过了课题的预期目标。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Mitochondria-associated endoplasmic reticulum membranes and cardiac hypertrophy: Molecular mechanisms and therapeutic targets
线粒体相关内质网膜和心脏肥大:分子机制和治疗靶点
  • DOI:
    10.3389/fcvm.2022.1015722
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Frontiers in Cardiovascular Medicine
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Yi Luan;Yage Jin;Pengjie Zhang;Hongqiang Li;Yang Yang
  • 通讯作者:
    Yang Yang
Ferroptosis and Acute Kidney Injury (AKI): Molecular Mechanisms and Therapeutic Potentials
铁死亡和急性肾损伤 (AKI):分子机制和治疗潜力
  • DOI:
    10.3389/fphar.2022.858676
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Frontiers in Pharmacology
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Feng, Qi;Yu, Xiaoyue;Qiao, Yingjin;Pan, Shaokang;Wang, Rui;Zheng, Bin;Wang, Hui;Ren, Kai-Di;Liu, Hui;Yang, Yang
  • 通讯作者:
    Yang, Yang
Structure and Function of Mitochondria-Associated Endoplasmic Reticulum Membranes (MAMs) and Their Role in Cardiovascular Diseases
线粒体相关内质网膜(MAM)的结构和功能及其在心血管疾病中的作用
  • DOI:
    10.1155/2021/4578809
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Oxidative Medicine and Cellular Longevity
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Luan Y;Luan Y;Yuan RX;Feng Q;Chen X;Yang Y
  • 通讯作者:
    Yang Y
Emerging Role of Mitophagy in the Heart: Therapeutic Potentials to Modulate Mitophagy in Cardiac Diseases
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  • DOI:
    10.1155/2021/3259963
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Oxidative Medicine and Cellular Longevity
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Luan Y;Luan Y;Feng Q;Chen X;Ren KD;Yang Y
  • 通讯作者:
    Yang Y
Redox-dependent regulation of end-binding protein 1 activity by glutathionylation
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  • DOI:
    10.1007/s11427-020-1765-6
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Science China. Life Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen Miao;Wang Jian;Yang Yang;Zhong Tao;Zhou Peng;Ma Huixian;Li Jingrui;Li Dengwen;Zhou Jun;Xie Songbo;Liu Min
  • 通讯作者:
    Liu Min

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  • 通讯作者:
    徐佳曙

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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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