ATP9A与ARF1相互作用调控内吞体运输维持神经元功能的机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    82001205
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    16.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0901.神经系统发育与代谢异常
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2020
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2021-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Endocytosis maintains the homeostasis of intracellular substances and signaling, and abnormalities in this function can lead to many neurological disorders. For the first time, we have identified nonsense mutations in the ATP9A gene from patients and animal models as novel pathogenic factors in neurological inherited diseases such as mental retardation, but the pathogenesis mechanism is not yet clear. Our recent experiments have shown that the deletion or mutations of ATP9A can cause severe neurites damage and low cell viability in the cortical neurons, while its pathogenic mutants has altered intracellular localization and led to abnormal endosomal morphology. By using biochemical and mass spectrometry analysis, we found that ARF1, a vesicle transport associated protein, interacts with ATP9A. Therefore, we hypothesize that ATP9A regulates endosomal trafficking to maintain the morphology and survival of cortical neurons through interacting with ARF1, and the deletion or mutations of ATP9A may lead to abnormal endosomal vesicle transport, which may ultimately cause neurotoxicity. This project aims to investigate the effects of ATP9A deletion or mutations on endosomal transport at animal, cellular and molecular levels, to obtain direct evidence of ATP9A regulation of ARF1, and to elucidate the mechanism of their interactions on endosomal trafficking, neural morphology and survival. It will provide insights for revealing the pathogenesis and potential therapeutic targets of ATP9A mutation in nervous system diseases.
内吞作用维持细胞内物质和信号传递的稳态,该功能异常可导致多种神经系统疾病。我们在前期临床研究和动物模型中首次发现ATP9A基因无义突变是智力障碍等神经系统遗传性疾病的新致病因素,但致病机制尚不明确。近期预实验表明,ATP9A的缺失或突变能够引起大脑皮质神经元突起受损和细胞活力降低,而其致病突变体在细胞内定位发生改变并导致内吞体形态异常,利用生化结合质谱分析筛选出囊泡转运相关蛋白ARF1与ATP9A互作,因此我们推测ATP9A通过ARF1调控内吞体运输维持皮质神经元的形态和存活,其缺失或突变可能导致内吞体囊泡转运异常从而引发神经毒性。本项目拟在动物、细胞和分子层面研究ATP9A缺失或突变对内吞体运输的影响,获得ATP9A调控ARF1的直接证据,并阐明二者的互作对内吞体运输及神经元形态和存活的调控机制,为揭示ATP9A突变在神经系统疾病中的致病机理和潜在治疗靶点提供科学依据。

结项摘要

ATP9A是II类P4-ATPases的磷脂翻转酶,主要参与细胞囊泡运输。我们在前期临床研究和动物模型中首次发现ATP9A基因无义突变是智力障碍等神经系统遗传性疾病的新致病因素,但致病机制尚不明确。预实验表明,ATP9A的缺失引起大脑皮质神经元突起受损和细胞活力降低,而其致病突变体在细胞内定位发生改变并导致内吞体形态异常。利用生化结合质谱分析筛选出囊泡转运相关蛋白ARF1与ATP9A互作,因此我们推测ATP9A通过ARF1调控内吞体运输维持皮质神经元的形态和存活,其缺失或突变可能导致内吞体囊泡转运异常从而引发神经毒性。. 本项目通过细胞内吞实验探索ATP9A缺失和突变对内吞运输影响,确定了ATP9A主要调控神经细胞的内吞循环运输。既往研究表明ATP9A与ARF1互作,但实验发现其对ARF1的表达和活性并无影响;结合文献报道ARF1主要介导高尔基体的逆向运输过程,而ATP9A不与高尔基体共定位也不影响逆向运输。因此ATP9A不是通过ARF1调控内吞体运输并维持神经元功能的,新的调控机制亟待于进一步探索。. 本项目后续在动物组织、细胞和分子层面发现ATP9A能够调节早期和循环内吞体上RAB5和RAB11的活性,并确立了ATP9A在RAB5和RAB11活性依赖性内吞循环途径和神经系统疾病中的调控新机制,为揭示ATP9A突变在神经系统疾病中的致病机理和潜在治疗靶点提供科学依据。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Prohibitin 1 regulates mtDNA release and downstream inflammatory responses
抑制素 1 调节 mtDNA 释放和下游炎症反应
  • DOI:
    10.15252/embj.2022111173
  • 发表时间:
    2022-10-17
  • 期刊:
    EMBO JOURNAL
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Liu,Hao;Fan,Hualin;Feng,Du
  • 通讯作者:
    Feng,Du
ATP9A deficiency causes ADHD and aberrant endosomal recycling via modulating RAB5 and RAB11 activity.
ATP9A 缺陷通过调节 RAB5 和 RAB11 活性导致 ADHD 和异常内体循环
  • DOI:
    10.1038/s41380-022-01940-w
  • 发表时间:
    2023-03
  • 期刊:
    MOLECULAR PSYCHIATRY
  • 影响因子:
    11
  • 作者:
    Meng, Tian;Chen, Xiaoting;He, Zhengjie;Huang, Haofeng;Lin, Shiyin;Liu, Kunru;Bai, Guo;Liu, Hao;Xu, Mindong;Zhuang, Haixia;Zhang, Yunlong;Waqas, Ahmed;Liu, Qian;Zhang, Chuan;Sun, Xiang-Dong;Huang, Huansen;Umair, Muhammad;Yan, Yousheng;Feng, Du
  • 通讯作者:
    Feng, Du
Molecular machineries and physiological relevance of ER-mediated membrane contacts.
内质网介导的膜接触的分子机制和生理相关性。
  • DOI:
    10.7150/thno.51871
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Theranostics
  • 影响因子:
    12.4
  • 作者:
    Lin S;Meng T;Huang H;Zhuang H;He Z;Yang H;Feng D
  • 通讯作者:
    Feng D

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其他文献

HSP27作为评价皮肤急性刺激性生物标志物的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国病理生理杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孟甜;李淑华;张齐好;黄亚东
  • 通讯作者:
    黄亚东
P4-ATPase生物学功能与疾病
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    临床与病理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄浩峰;孟甜;冯杜
  • 通讯作者:
    冯杜

其他文献

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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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