钙信号转导相关新型膜离子通道的结构-功能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31872721
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0503.细胞感应与环境生物物理
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

As an essential secondary messenger in cellular signal transduction pathways, calcium ions play a vital role in many important cellular functions including muscle contraction, cell growth, cell death, and etc. Excessive entry of calcium into a cell may cause cell to undergo apoptosis. Therefore, concentrations of intracellular calcium are tightly regulated under the cooperation of different Ca2+-activated proteins and ion channel proteins. The sarcoplasmic reticulum (SR) or endoplasmic reticulum (ER) is a complex intracellular Ca2+-storage system, while Ryanodine receptor (RyR) and Inositol 1,4,5-triphosphoate receptors (IP3R) acting as channels release the flow of Ca2+ from the SR/ER. The efflux/influx of Ca2+hence leads to the accumulation of a transient negative/positive potential within the SR/ER lumen, which would be expected to inhibit the process of the subsequent release/uptake of Ca2+. Therefore, robust counter-ion currents are vital to balance potential across the SR/ER membrane and to maintain efficient Ca2+ release and re-uptake. Recently identified TRIC channels may function as counter-ion channels for Ca2+ handling, evidenced by the fact that their genetic ablation led to compromised K+-permeability and Ca2+ release across the SR/ER membrane. Recently, some associated papers identified TRIC-A expression levels in linkage with hypertension and muscular diseases, while the mutants of TRIC-B lead to bone and pulmonary diseases. The bioinformatics analysis elucidated that TRIC family began to bifurcate into two subtypes only at the evolutional stage of vertebrates. In this project, we will work on the structural and functional studies of TRIC-A and TRIC-B. The findings will enrich the knowledge of the novel TRIC family, and also provide important information for understanding of TRIC-related diseases.
钙离子作为第二信使,在细胞生命活动中发挥着广泛而重要的作用。胞内的肌浆网/内质网作为钙离子储库,当相关信号来临时,肌浆网/内质网膜上的钙离子通道RyR或IP3R被激活迅速释放钙离子,进而激活钙离子敏感的生物学过程。研究表明,肌浆网/内质网膜上的TRIC新型离子通道在钙离子释放过程中提供反向的阳离子电流,以保证钙离子顺利转运。相关文献报道TRIC-A的表达水平与高血压相关,而TRIC-B的突变与骨发育不全相关。生物信息分析表明TRIC家族在脊椎动物阶段才进一步进化出TRIC-A和TRIC-B两大亚型。调控/协调的蛋白不相同,分布区域也不相同,其相关的突变或缺失造成的疾病差异大,分子作用机理也很可能不相同,因此解析TRIC家族两大亚型结构将丰富和完善TRIC离子通道的结构-功能研究,进一步深化理解复杂的钙离子浓度调控体系,也将为TRIC离子通道在人类健康和疾病上的生理功能提供结构基础和研究方向

结项摘要

TRIC-A的单核苷多态性与高血压相关,它是治疗恶性高血压潜在的药物靶点,TRIC-A 通道的激活剂可能直接产生超极化信号,从而降低血管平滑肌的静息电压;而TRIC-B基因突变会破坏了该离子通道的功能,从而导致骨发育不全病。因此,深入了解TRIC-A和TRIC-B的结构-功能将为相关疾病的发病机制和药物开发提供重要信息和新线索。我们在本课题研究中建立了酵母的真核生物表达体系,获得了脊椎动物来源的TRIC-A和TRIC-B蛋白样品,并解析了一系列高分辨率的三维结构,包括结合钙离子和未结合钙离子的状态。TRIC是对称的三聚体,其中每个单体都有一个跨膜孔道,中间是由高度保守赖氨酸残基形成的H键网络。在静息状态下,Ca2+结合在TRIC三重轴上的的ER腔侧,以稳定了赖氨酸残基形成的H键网络。结合生化实验和电生理实验,我们提出了TRIC调节细胞内Ca2+释放的分子机制。静止状态下,SR/ER腔内高浓度的Ca2+离子抑制了TRIC的活性;当Ca2+离子从RyRs/IP3Rs释放时,Ca2+的耗竭导致Ca2+与RYRs/IP3Rs的解离,并释放出对Ca2+的抑制,同时,SR/ER腔内积累的负电荷引起膜电位变化,随后被TRIC 的TM4跨膜螺旋感应到。这些过程协同调控TRIC离子通道的开放,促进胞内钙离子顺利释放。这些研究结果揭示了胞内钙离子释放的分子机制,进一步深化了我们对钙离子信号转导的理解。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Structural basis for activity of TRIC counter-ion channels in calcium release
TRIC 反离子通道在钙释放中活性的结构基础
  • DOI:
    10.1073/pnas.1817271116
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Wang Xiao hui;Su Min;Gao Feng;Xie Wenjun;Zeng Yang;Li De lin;Liu Xue lei;Zhao Hong;Qin Li;Li Fei;Liu Qun;Clarke Oliver B;Lam Sin Man;Shui Guang Hou;Hendrickson Wayne A;Chen Yu hang
  • 通讯作者:
    Chen Yu hang

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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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