肌萎缩性脊髓侧索硬化症相关蛋白TDP-43对细胞自噬的调控作用及致病机理

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31571053
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 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:
    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

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal and progressive neurodegenerative disease that is characterized by selective loss of motor neurons in brain and spinal cord. TAR DNA-binding protein 43 (TDP-43) was identified as a major component of disease pathogenesis in ALS, frontotemporal lobar degeneration (FTD) and other neurodegenerative disease. Despite the fact that TDP-43 is a multi-functional RNA-binding protein involved in RNA processing and a large number of TDP-43 RNA targets have been discovered, the initial toxic effect and the pathogenic mechanism underlying TDP-43-linked neurodegeneration remain elusive. In this project, our preliminary data indicate that loss of TDP-43 strongly induced a nuclear translocation of TFEB, the master regulator of lysosomal biogenesis and autophagy, through targeting the mTORC1 key component raptor. This regulation in turn enhanced global gene expressions in autophagy-lysosome pathway. We will use a combination of molecular and cellular biology, biochemical and pathological approaches to further investigate the mechanism of TDP-43-mTORC1-TFEB mediated autophagy and explore the role of this regulation in disease pathogenesis using cultured cells and transgenic animal models. This study will be helpful for us to further understanding the basic molecular mechanism underlying ALS, and could lead to novel therapeutic interventions of ALS.
肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)是一种进行性发展的致死性神经退行性疾病,伴随有脑与脊髓中运动神经元的特异性损伤。TAR DNA结合蛋白(TDP-43)被认为是ALS、额颞叶痴呆和其它神经退行性疾病发病中的重要参与者。尽管研究发现TDP-43作为RNA结合蛋白可调控RNA成熟过程并鉴定出一些底物RNA,但TDP-43具体通过何种调控靶点以何种方式参与神经退变仍不明确。申请人通过前期的研究工作发现TDP-43可以通过TFEB这一重要的细胞自噬和溶酶体发生调控因子调控细胞自噬-溶酶体基因表达水平,且这一过程依赖于TFENB上游信号mTORC1中的核心组分raptor。本课题拟用分子细胞生物学,生物化学以及病理学研究手段在培养细胞和转基因动物模型中深入研究TDP-43调控细胞自噬的机制,并探索这种调控在ALS疾病发生中的作用。本研究有助于进一步从分子水平了解ALS发病核心机理,并为治疗提供新思路。

结项摘要

在此项目的研究过程中,我们发现在细胞和果蝇模型中TDP-43的缺失可以导致自噬体和溶酶体生成的显著增加。同时,自噬主要的转录因子TFEB也呈现核移位并进一步增加自噬-溶酶体系统基因的表达。更深入的研究显示TDP-43是通过raptor影响mTORC1信号通路,进一步影响自噬通路的。另一方面,TDP-43的缺失可以阻断自噬体-溶酶体的融合,这种影响是通过Dynactin 1的负调控实现的。因此我们得出结论,在细胞中TDP-43功能缺失将会导致不成熟自噬体和溶酶体的异常聚集,最终破坏整个自噬-溶酶体系统。更加有趣和重要的是,在TDP-43敲除的果蝇模型中,mTORC1抑制剂雷帕霉素可以加速神经退行性疾病的进程, mTORC1激动剂PA则可以改善神经退行性表型。这些动物模型中的结果也支持了我们的观点,即TDP-43介导的神经退行性疾病是通过调控mTORC1信号通路进而影响细胞自噬,且在自噬系统紊乱的情况下一味促进自噬体生成反而加速神经损伤。本项目获得的结果为我们更好的了解神经退行性疾病以及寻找未来药物靶点提供了新思路。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A critical role of Hrd1 in the regulation of optineurin degradation and aggresome formation
Hrd1 在调节 optineurin 降解和聚集体形成中的关键作用
  • DOI:
    10.1093/hmg/ddx096
  • 发表时间:
    2017-05-15
  • 期刊:
    HUMAN MOLECULAR GENETICS
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Mao, Jiahui;Xia, Qin;Wang, Guanghui
  • 通讯作者:
    Wang, Guanghui
Autophagy and Ubiquitin-Proteasome System Coordinate to Regulate the Protein Quality Control of Neurodegenerative Disease-Associated DCTN1
自噬和泛素蛋白酶体系统协调调节神经退行性疾病相关 DCTN1 的蛋白质质量控​​制
  • DOI:
    10.1007/s12640-019-00113-y
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Neurotoxicity Research
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Wang Nana;Ma Qilian;Peng Panpan;Yu Yunhao;Xu Shiqiang;Wang Guanghui;Ying Zheng;Wang Hongfeng
  • 通讯作者:
    Wang Hongfeng
The tumor suppressor p53 regulates autophagosomal and lysosomal biogenesis in lung cancer cells by targeting transcription factor EB
肿瘤抑制因子 p53 通过靶向转录因子 EB 调节肺癌细胞中的自噬体和溶酶体生物合成
  • DOI:
    10.1016/j.biopha.2017.02.103
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Biomedicine & Pharmacotherapy
  • 影响因子:
    7.5
  • 作者:
    Zhang Zengli;Wang Hongfeng;Ding Qifeng;Xing Yufei;Xu Delai;Xu Zhonghua;Zhou Tong;Qian Bin;Ji Chenghong;Pan Xue;Zhong Anyuan;Ying Zheng;Zhou Caicun;Shi Minhua
  • 通讯作者:
    Shi Minhua
Oxidation of multiple MiT/TFE transcription factors links oxidative stress to transcriptional control of autophagy and lysosome biogenesis
多种 MiT/TFE 转录因子的氧化将氧化应激与自噬和溶酶体生物发生的转录控制联系起来。
  • DOI:
    10.1080/15548627.2019.1704104
  • 发表时间:
    2019-12-19
  • 期刊:
    AUTOPHAGY
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Wang, Hongfeng;Wang, Nana;Ying, Zheng
  • 通讯作者:
    Ying, Zheng
Dynasore Suppresses mTORC1 Activity and Induces Autophagy to Regulate the Clearance of Protein Aggregates in Neurodegenerative Diseases
Dynasore 抑制 mTORC1 活性并诱导自噬来调节神经退行性疾病中蛋白质聚集体的清除。
  • DOI:
    10.1007/s12640-019-00027-9
  • 发表时间:
    2019-07-01
  • 期刊:
    NEUROTOXICITY RESEARCH
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Chen, Yang;Xu, Shiqiang;Wang, Hongfeng
  • 通讯作者:
    Wang, Hongfeng

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神经退行性疾病的发病分子机制
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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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