心脏钠通道Nav1.5的SUMOylation化在心肌缺血致心律失常中的作用及其机制研究

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基本信息

  • 批准号:
    81870256
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0204.心电活动异常与心律失常
  • 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

Sudden cardiac death (SCD) caused by arrhythmia is one of the major causes of death from myocardial infarction (MI), but the mechanism has not yet been fully explored. The prolongation of QT interval is the basis of arrhythmia after MI. The gain-of-function of the congenital or acquired cardiac sodium channel (Nav1.5) is involved in the prolongation of QT interval and arrhythmogenesis. Our preliminary data showed that SUMOylation of Nav1.5 leading to enhanced Nav1.5 expression and increased transient sodium current and window current. We also found hypoxia increases the SUMOylation level of Nav1.5. This proposal is hypothesized that hypoxia-induced SUMOylation could increase the channel expression and sodium current density as well as window current of Nav1.5 channel, which in turn resulting in delayed repolarization of myocytes, prolongation of QT interval and increased risk of arrhythmogenesis and SCD. In this proposal, Nav1.5-HEK and iPSC-CMs cells and MI models from deSUMOylation knockout mice were used as experimental models. Using molecular biology and patch clamp techniques, we will investigate whether and how the SUMOylation modification of Nav1.5 involves in the arrhythmogenesis after MI. Successfully conducting the proposed study will provide a theoretical basis for the mechanism of SCD caused by arrhythmia, and develop novel therapeutic targets for the reduction of SCD after MI.
心律失常致心源性猝死(SCD)是心梗的主要死因之一,但机制尚未完全探明。QT间期延长是心梗后心律失常的基础,心脏钠通道Nav1.5功能的先天性或获得性增强参与QT间期延长和心律失常的发生。我们发现SUMOylation化修饰增加Nav1.5通道的表达及功能,而低氧可增加Nav1.5的SUMOylation化水平,由此假设心梗后低氧激活Nav1.5的SUMOylation化修饰,增加Nav1.5的表达及快钠电流密度和窗电流,引起心肌细胞复极延迟,QT间期延长,增加心律失常或SCD风险。本研究拟以Nav1.5-HEK及iPSC-CMs细胞以及去SUMOylation化基因敲除小鼠心梗模型为对象,采用分子生物学、膜片钳技术等方法,阐明Nav1.5的SUMOylation化修饰及其介导心梗后心律失常的分子机制。预期结果将为心梗后心律失常的发生机制提供理论依据,为降低心梗后SCD发生提供治疗靶点。

结项摘要

研究背景:恶性心律失常、心源性猝死(SCD)是心梗的主要死因之一,但其机制尚不明确。心梗后常见心电图QT间期延长,SCN5A基因编码的心脏钠通道NaV1.5的功能获得性改变可导致QT间期延长,而QT 间期延长可以增加心律失常发生风险。转录后SUMOylation化修饰参与多种蛋白的转录后修饰,调节蛋白的表达及功能。而低氧可激活神经型钠通道的SUMOylation化修饰。心肌梗死后由于罪犯血管的狭窄或堵塞导致远端供血区心肌缺血、缺氧。.研究目的:证实心梗后低氧激活心肌NaV1.5的SUMOylation化修饰可能介导心梗后心律失常的假说。.研究方法:分别以体外细胞模型(NaV1.5-HEK及iPSC-CMs细胞)及在体动物模型(野生型小鼠、SENP基因敲除小鼠心梗模型)为实验对象,采用细胞生物学、分子生物学、膜片钳技术等方法。.研究结果:①发现泛素蛋白修饰分子(small ubiquitin-like modifier,SUMO)1增强心脏NaV1.5通道的表达及INa,T窗电流,而特异性去SUMO化蛋白酶(SUMO-specific protease,SENP)2降低NaV1.5通道的表达及INa,T电流密度。②进一步发现SUMO1通过结合至NaV1.5通道的K442位和K1683位氨基酸而增加NaV1.5通道的SUMOylation化水平。③心脏特异性敲除SENP2后小鼠心房和心室中NaV1.5通道表达均明显增加,容易出现室性心律失常。④进一步发现低氧培养环境增强NaV1.5通道的SUMOylation化水平,增加NaV1.5通道和SUMO1的表达,而不改变SENP1的表达。.研究结论:SUMOylation化修饰调节心脏NaV1.5通道的表达及功能,而低氧微环境增强NaV1.5通道的SUMOylation化修饰水平,初步提示NaV1.5钠通道的SUMOylation化修饰调节(包括SUMOylation和deSUMOylation)在心梗后心律失常发生过程中的作用。.

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Alterations of Nedd4-2-binding capacity in PY-motif of NaV 1.5 channel underlie long QT syndrome and Brugada syndrome
NaV 1.5 通道 PY 基序中 Nedd4-2 结合能力的改变是长 QT 综合征和 Brugada 综合征的基础
  • DOI:
    10.1111/apha.13438
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Acta Physiol (Oxf)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ya Wang;Yuan Du;Ling Luo;Peijing Hu;Guodong Yang;Tao Li;Xiu Han;Aiqun Ma;Tingzhong Wang
  • 通讯作者:
    Tingzhong Wang
Life Cycle of the Cardiac Voltage-Gated Sodium Channel NaV1.5
心脏电压门控钠通道 NaV1.5 的生命周期
  • DOI:
    10.3389/fphys.2020.609733
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Frontiers in Physiology
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Dong C;Wang Y;Ma A;Wang T
  • 通讯作者:
    Wang T

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  • 通讯作者:
    马爱群
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  • 通讯作者:
    马爱群

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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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