Rapamycin引起雄性不育和mTOR信号通路调控精子发生的分子机制研究

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基本信息

  • 批准号:
    81471502
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0405.精子发生异常与男性不育
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Rapamycin is an inhibitor of the mTOR(mammalian Target of Rapamycin),it suppresses cell proliferation,promotes stem cell self-renewal capacity,regulates autophagy and extends lifespan in mice. Rapamycin and its analogs(rapalogs) are now FDA approved as immunosuppressants and anticancer agents which are widely used in organ transplanted and cancer patients. However,there are many reports regarding rapamycin's undesirable side effects, one of which is the reduced fertility observed in male kidney transplanted recipients. mTOR is an serine/threonine protein kinase, which forms two large distinct complexes mTORC1 and mTORC2 through interacting with different proteins.mTORC1 regulates ribosome biogenesis and protein translation via phosphorating downstream targets including S6 kinase1(S6K1) and eukaryotic translation initiation factor 4E-binding protein(4E-BP1).mTORC2 plays an essential role in glucose metabolism and the cytoskeleton through AKT,serum/glucocorticoid induced kinase(SGK) and protein kinase C(PKC-α).Our study will systemically uncover changes in mTOR signaling pathway and spermatogenesis in rapamycin treated mice, and reveal the underlying mechanism accounting for infertility in rapamycin treated mice. This study will provide fundamental basis for designing next generation of rapalogs.
雷帕霉素(rapamycin)是哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的抑制剂, 它抑制细胞增殖,增强干细胞的自我更新功能,促进细胞自噬和延长小鼠的寿命。目前rapamycin和它的类似物rapalogs广泛用于器官移植和癌症治疗,但临床上接受rapamycin作为免疫抑制剂的男性病人中,出现了不育的症状。mTOR是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,在体内形成mTORC1和mTORC2两种不同复合体。mTORC1复合体通过S6K1和4E-BP1调控核糖体的生物合成和蛋白翻译;mTORC2复合体通过AKT, SGK和PKCα调控血糖代谢和细胞骨架。我们将通过分析rapamycin处理小鼠的生殖表型,利用睾丸生殖细胞特异性Raptor(mTORC1)或Rictor(mTORC2)敲除小鼠,深入阐述rapamycin引起雄性不育的分子机制,为设计和开发新一代特异性的rapalogs提供理论基础。

结项摘要

mTOR ( Mechanistic target of rapamycin)是生物体内保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,调控细胞生长和代谢。mTOR与不同的小分子蛋白形成mTORC1和mTORC2两种不同的复合体,通过下游靶向蛋白发挥功能。本项目旨在探究mTOR信号通路在生精过程中的功能和作用机理,构建了三种遗传学小鼠模型:1)Vasa-Cre介导的mTORC1复合体特异组成蛋白Raptor条件性敲除模型,阐明mTORC1信号通路在精原细胞自我更新中的功能;2)构建了Ngn3-Cre介导的Raptor基因条件性敲除小鼠,发现敲除小鼠阻滞在粗线期精母细胞,并调控染色体的联会和性染色体沉默;3)制备了小分子药物rapamycin长期处理的小鼠,模拟长寿小鼠的模型,发现长寿剂量的rapapmycin引起粗线期性染色体基因异常升高,同时改变piRNA通路中PIWI相关蛋白的定位。此外,本项目延伸发现哺乳动物piRNA 3’端剪切酶PNLDC1和单倍体圆形精子发育中关键转录因子Sox30。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The Glial Cell-Derived Neurotrophic Factor (GDNF)-responsive Phosphoprotein Landscape Identifies Raptor Phosphorylation Required for Spermatogonial Progenitor Cell Proliferation
胶质细胞源性神经营养因子 (GDNF) 响应性磷酸蛋白景观鉴定了精原祖细胞增殖所需的 Raptor 磷酸化
  • DOI:
    10.1074/mcp.m116.065797
  • 发表时间:
    2017-06-01
  • 期刊:
    MOLECULAR & CELLULAR PROTEOMICS
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Wang, Min;Guo, Yueshuai;Wu, Xin
  • 通讯作者:
    Wu, Xin
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  • DOI:
    10.1242/dev.164855
  • 发表时间:
    2018-07-01
  • 期刊:
    DEVELOPMENT
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Bai, Shun;Fu, Kaiqiang;Ye, Lan
  • 通讯作者:
    Ye, Lan
Conditional ablation of Raptor in the male germline causes infertility due to meiotic arrest and impaired inactivation of sex chromosomes
雄性种系中 Raptor 的条件性切除会因减数分裂停滞和性染色体失活受损而导致不育
  • DOI:
    10.1096/fj.201700251r
  • 发表时间:
    2017-05
  • 期刊:
    FASEB JOURNAL
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Xiong Mengneng;Zhu Zhiping;Tian Suwen;Zhu Ruping;Bai Shun;Fu Kaiqiang;Davis James G.;Sun Zheng;Baur Joseph A.;Zheng Ke;Ye Lan
  • 通讯作者:
    Ye Lan

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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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