硒蛋白P通过硒代半胱氨酸基序调节动脉粥样硬化血管炎症应激与巨噬细胞功能的分子机制研究

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基本信息

  • 批准号:
    81870323
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0214.动脉粥样硬化与动脉硬化
  • 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

Selenium (Se), an essential micronutrient element for mammals, plays important roles in anti-oxidative stress and inflammation immunity primarily in forms of 25 selenoproteins in human beings. Selenoprotein P (SelP) is an extracellular, most abundant and monomeric glycoprotein containing up to 10 selenocysteine (U) residues. Recently, we performed a case-control survey to explore the correlation between plasma SelP and the atherogenic index of plasma (AIP) in a population of 330 participants recruited from Meizhou regions with various Se dietary status. Preliminary data reveals that plasma SelP concentrations are inverse associations with the AIP indicating SelP close related to atherosclerosis (AS) in population. Herein, we focus on the mechanism of SelP and its U containing motifs (UM) in regulating the inflammatory signaling and macrophage activity, and also address preliminary medical transformation of SelP and UM peptides to prevent atherogenesis..Macrophages (Mø) are most numerous among leukocytes in the lesion of atherosclerosis (AS) and play a central role in the pathogenesis of plaques, but the mechanistic links between many AS associated factors and Mø mediated reversible cholesterol (CE) transportion (RCT) in atherogenesis remain unclear. To discover the posttranslational modification (PTM) modes of palmitoylation (PALM) and S-nitrosylation (SNO) on the UMs of SelP in macrophages in response to the oxidized low density lipoprotein (oxLDL) induced inflammation signals, we constructed the over expression vectors of the wild type (WT) SelP and its mutants covering all of the 10 U residues, the adjacent cysteine (C) residues and the deletions or truncates of U containing motifs expression vector for SelP and its cysteine containing (U) motif. After transfection and expression in RAW 264.7 and 293T cells, target PTMs on SelP were detected by Western Blot Kits and identified by CoIP-MS/MS hyphenated technique. To investigate the role of SelP in AS, comparative studys of pathological atherogenesis will be conducted in the mouse models of AS, which are established in ApoE-/- mice coupled with mice of whole body SelP-/-, liver or Mø conditional depletion, and transgenetic SelP mice for rescue, respectively. To further elucidate the exact mechanism in regulating Mø characteristics of RCT, CE overloading, foam cell formation, efferocytosis and ferroptosis, which dynamically sensitized and orchestrated by PALM- or/and SNO-PTMs on UMs of SelP, cell models of primary Mø (BMDM), RAW264.7 or THP-1 cell lines with SelP gene edition will also be constructed..Additionally, novel recombination and high expression system of SelP and UM peptides will be setup by screening a effective selenocysteine insertion sequence (SECIS) to solve the pre-termination and inefficiency of UGA mediated selenoprotein translation. To further medical transformation of SelP/UM peptides, the invention and design of self-assembly protein (EPN) prefabricated nanocage with Se-nano core for SelP/UM peptides delivery is also proposed in the present project. With surface modification of the innovative nano particles loading SelP/UM peptides (SePNP) to target AS vascular macrophage, its therapeutic intervention to AS should be good in prospective application..Uncovering above roles and action mechanisms of SelP through selenocysteine motifs in response to inflammatory signaling and macrophage activity are critical for understanding how impairments in low Se status and SelP expression driven the atherogenesis, and the invention of SePNP will guide the medical transformation and application of selenoproteins in the treatment of AS related diseases.
我们发现人群血浆硒蛋白P(SelP)水平与动脉粥样硬化(AS)发生风险呈负相关,人SelP含有10个硒代半胱氨酸基序(UM),对生物应激调控起重要作用,其对AS血管炎症应激和巨噬细胞(Mø)功能的调节作用与机制亟待阐明。本项目拟利用SelP和UM突变Mø、CoIP-质谱联用分析炎症信号诱导SelP/UM棕榈酰化和亚硝基化修饰;再利用APOE与SelP基因共敲、肝脏和Mø条件敲除及SelP敲入拯救等小鼠模型,阐明SelP/UM调节AS血管炎症和Mø胆固醇转运、泡沫化、胞葬清除和铁死亡的机制,揭示SelP对AS脂质炎症信号感应的翻译后修饰方式,发现SelP对AS血管炎症信号和Mø功能调控新机制,为应用SelP和UM多肽防治AS提供理论依据;还将实现SelP和UM硒肽高效重组表达,成功制备SelP/UM硒肽,创新SelP/UM硒肽富载的纳米硒在AS血管炎症Mø靶向递送,具有防治AS转化应用前景。

结项摘要

硒(Se)作为人体必需的一种微量元素,主要通过25种硒蛋白发挥抗氧化、调节代谢和免疫等功能。硒蛋白P(SelP)是人体含量最丰富的一种外分泌硒蛋白成员,它含有10个独特的硒代半胱氨酸残基(U),SelP 及其U基序(U motifs,UM))在氧化还原胁迫、炎症应激及动脉粥样发生中的作用机制仍有待阐明。研究内容和主要结果如下:.1)人群队列分析硒营养状态、硒蛋白组和血浆SelP水平,发现血浆SelP水平与AS风险指数(AIP)呈显著负相关,高水平SelP则AS病变较轻,提示硒营养状态和循环SelP水平分析对AS预防转归具有临床参考价值。.2)构建了SelP-WT、23个突变体和2个截短型过表达质粒并在巨噬细胞和293T细胞瞬时表达,利用免疫印迹和CoIP-质谱联用分析炎症信号诱导的SelP/UM棕榈酰化和亚硝基化修饰,确认SelP的N端UXXC氧化还原基序,C端亚硝基化基序(ITUQCKE、ESCQURL)和棕榈酰化基序(KUEUPSN)。.3)利用ApoE与SelP基因敲除小鼠,发现ApoE和SelP双敲导致动脉粥样化加重,SelP敲入可较大程度拯救AS血管病变,而截短突变体的拯救效应不明显;在培养肝细胞中观察到炎症和脂质刺激诱导SelP表达和分泌,但SelP缺失巨噬细胞脂质累积和泡沫化程度均有所减轻,说明SelP在炎症和脂代谢调节中的复杂性,SelP/UM调节AS发生机制仍在研究进展中。.4)拓展研究发现人群低硒营养状态增加砷暴露介导的红细胞氧化还原失稳,进而下调CD47信号引起巨噬细胞过度红噬作用,并活化NFkB炎症信号,提示硒营养在红细胞稳态中的重要作用及分子机制;以砷暴露为例发现胁迫诱导血管内皮钙流-钙蛋白酶1响应,通过剪切内皮连接分子参与调节血管应激和内皮稳态,还发现钙蛋白酶2核转位活化,剪切释放DAMP/HMGB1炎症信号参与动脉粥样发生;首次研究证明硒代谢物甲基硒酸对血管内皮细胞铁死亡的拮抗作用,及上调Nrf2/GPX4/GSH作用机制;通过创新制备系列糖基功能化靶向纳米硒,有效调控巨噬细胞M2极化,及干预治疗AS和IBD中显示出良好的效果。这些研究具有较好的转化应用前景。

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(1)
专利数量(8)
Use of a Mouse Model and Human Umbilical Vein Endothelial Cells to Investigate the Effect of Arsenic Exposure on Vascular Endothelial Function and the Associated Role of Calpains
使用小鼠模型和人脐静脉内皮细胞研究砷暴露对血管内皮功能的影响以及钙蛋白酶的相关作用
  • DOI:
    10.1289/ehp4538
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Environmental Health Perspectives
  • 影响因子:
    10.4
  • 作者:
    Cai Zhihui;Zhang Yanying;Zhang Yurian;Miao Xiaofeng;Li Shu;Yang Hui;Ling Qinjie;Hoffinann Peter R;Huang Zhi
  • 通讯作者:
    Huang Zhi
Atherosclerotic Plaque-targeted Nanotherapeutics Ameliorates Atherogenesis by Blocking Macrophage-driven Inflammation
动脉粥样硬化斑块靶向纳米疗法通过阻止巨噬细胞驱动的炎症来改善动脉粥样硬化形成
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Nano Today
  • 影响因子:
    17.4
  • 作者:
    Hui Yang;Chang Liu;YanjunWu;MengYuan;JiarunHuang;YuhanXia;QinjieLing;Peter R.Hoffmann;ZhiHuang;TianfengChen
  • 通讯作者:
    TianfengChen
Self-preservation of Polysaccharides Released from Spirulina Platensis Against Photo-oxidation Damage
钝顶螺旋藻释放的多糖对光氧化损伤的自我保护
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    International Journal of Science
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段丽青;黄峙
  • 通讯作者:
    黄峙
Mannose-rich Oligosaccharides-functionalized Selenium Nanoparticles Mediates Macrophage Reprogramming and Inflammation Resolution in Ulcerative Colitis
富含甘露糖寡糖功能化硒纳米颗粒介导溃疡性结肠炎巨噬细胞重编程和炎症消退
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2021.131715
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Hui Yang;ChenghuiZhu;WenlinYuan;XianWei;Chang Liu;JiarunHuang;MengYuan;YanjunWu;QinjieLing;Peter R.Hoffmann;TianfengChen;ZhiHuang
  • 通讯作者:
    ZhiHuang
Synergistic Inhibition of GSK3 and MEK Induced Cancer Stem Cell Generation
GSK3 和 MEK 诱导的癌症干细胞生成的协同抑制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    International Journal of Science
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨一凡;黄峙
  • 通讯作者:
    黄峙

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  • 作者:
    黄峙
  • 通讯作者:
    黄峙
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    黄峙
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    周永林;任璐艳;靳兴媛;张逸波;凌钦婕;黄峙
  • 通讯作者:
    黄峙
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    食品科学
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  • 作者:
    任璐艳;靳兴媛;周永林;张逸波;凌钦婕;黄峙
  • 通讯作者:
    黄峙
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  • DOI:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    邓 宁;向军俭;黄峙
  • 通讯作者:
    黄峙

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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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