CDK5磷酸化依赖的PMCA1泛素化降解介导慢性钙超载在帕金森病神经元死亡中的机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31600821
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0901.分子与细胞神经生物学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The classic pathology of Parkinson’s disease was characterized the loss of dopamine-generating cells in the substantia nigra, a region of the midbrain. Many environmental factors and genetic factors maybe lead to the large numbers of dopaminergic neuronal death. Recent studies have demonstrated the chronic calcium overload emerged at early phase of Parkinson’s disease and accelerated the dopaminergic neuronal loss, but the molecular mechanism was still unknown. Here, this study would be elucidated phosphorylation-dependent ubiquitination and degradation of PMCA1 by CDK5 mediates chronic calcium overload in the progressive neuronal death of Parkinson's disease. Firstly, the integrated proteomics quantitative analysis of post-translational modifications were employed to study the relationship between phosphorylation and ubiquitination. Then we discovered the calcium signaling pathway was significant dysregulation by bioinformatics analysis and identified the key protein of PMCA1 as the targeted molecule. Furthermore, we explored the molecular mechanism that CDK5 mediates S1178 site phosphorylation of PMCA1 could give rise to the linkage of K452 site ubiquitination, and promotes degradation of PMCA1, which mediates the cellular chronic calcium overload and neuronal death in various Parkinson’s disease models, including cell models, animal models and clinic brain slices. Finally, inhibiting the pathway of phosphorylation-dependent ubiquitination and degradation of PMCA1 by CDK5 whether play a protective role for dopaminergic neurons in Parkinson’s disease models. In summary, this project would be put forward a novel pathophysiological mechanism and therapeutic target under the dopaminergic neuronal death in Parkinson’s disease.
中脑黑质多巴胺能神经元特异性丢失是帕金森病(PD)患者脑内最典型的病理学特征,多种环境因素与遗传因素均可导致其大量死亡。近年研究发现慢性钙超载在PD早期黑质神经元死亡过程中具有重要意义,但其分子机制尚不明确。本项目首先运用综合定量蛋白质组学检测PD转基因鼠脑黑质组织中磷酸化及泛素化异常情况并分析其关联性,通过生物信息学分析揭示PD中钙信号通路发生异常,进而筛选钙信号调节中关键分子PMCA1作为靶点;其次应用PD细胞、动物模型及临床脑片验证PD黑质神经元中PMCA1磷酸化、泛素化、蛋白降解程度升高及慢性钙超载;然后证明PMCA1蛋白K452位点泛素化介导的自身降解依赖于CDK5磷酸化S1178位点,其降解可引起慢性钙超载并导致神经元死亡;最后验证通过干扰PMCA1磷酸化依赖的泛素化降解对PD中黑质神经元的保护作用,旨在为阐明PD黑质神经元死亡的分子机制和干预治疗提供新的研究思路和药物靶点。

结项摘要

中脑黑质多巴胺能神经元特异性丢失是帕金森病(PD)患者脑内最典型的病理学特征,多种环境因素与遗传因素均可导致其大量死亡。近年研究发现慢性钙超载在PD早期黑质神经元死亡过程中具有重要意义,但其分子机制尚不明确。主要研究内容包括:(1)对早期帕金森病α-synuclein-A30P*A53T转基因小鼠(6月龄)黑质区组织蛋白磷酸化质谱结果进行生物信息学分析与数据挖掘;(2)对早期帕金森病α-synuclein-A30P*A53T转基因小鼠(6月龄)黑质区组织蛋白泛素化质谱结果进行生物信息学分析与数据挖掘;(3)PMCA1蛋白在MPP+处理不同时间点与MPTP动物模型中的mRNA表达水平检测;(4)PMCA1蛋白在MPP+处理不同时间点与MPTP动物模型中的蛋白表达水平检测;(5)鉴定Cdk5磷酸化PMCA1蛋白的氨基酸位点。数据结果显示:磷酸化与泛素化定量修饰蛋白质组学生物信息学分析发现PD中钙信号通路发生异常,并筛选钙信号调节中关键分子PMCA1作为靶点;同时p25/Cdk5信号通路在MPP+处理神经元细胞模型和MPTP药物诱导小鼠动物模型黑质区组织中被激活;PMCA1蛋白在MPP+处理神经元细胞模型和MPTP药物诱导小鼠动物模型黑质区组织中mRNA水平无变化,蛋白水平下调;实验鉴定PMCA1蛋白S1178位点被Cdk5磷酸化。本项目旨在为阐明PD黑质神经元死亡的分子机制和干预治疗提供新的研究思路和药物靶点。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Association of LRRK2 R1628P variant with Parkinson's disease in Ethnic Han-Chinese and subgroup population.
汉族及其亚群人群LRRK2 R1628P变异与帕金森病的相关性
  • DOI:
    10.1038/srep35171
  • 发表时间:
    2016-11-04
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhang P;Wang Q;Jiao F;Yan J;Chen L;He F;Zhang Q;Tian B
  • 通讯作者:
    Tian B
Locus coeruleus-CA1 projections are involved in chronic depressive stress-induced hippocampal vulnerability to transient global ischaemia
蓝斑-CA1 投射参与慢性抑郁应激诱导的海马对短暂性全局缺血的脆弱性
  • DOI:
    10.1038/s41467-019-10795-9
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Nature Communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Zhang Qian;Hu Dian Xing;He Feng;Li Chun Yang;Qi Guang Jian;Cai Hong Wei;Li Tong Xia;Ming Jie;Zhang Pei;Chen Xiao Qian;Tian Bo
  • 通讯作者:
    Tian Bo
Quantitative proteomics in A30P*A53T α-synuclein transgenic mice reveals upregulation of Sel1l.
A30PA53T α-突触核蛋白转基因小鼠的定量蛋白质组学揭示了 Sel1l 的上调
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0182092
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Yan J;Zhang P;Jiao F;Wang Q;He F;Zhang Q;Zhang Z;Lv Z;Peng X;Cai H;Tian B
  • 通讯作者:
    Tian B
CDK5-mediated phosphorylation of Sirt2 contributes to depressive-like behavior induced by social defeat stress
CDK5介导的Sirt2磷酸化导致社交失败压力诱发的抑郁样行为
  • DOI:
    10.1016/j.bbadis.2017.11.012
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Biochim Biophys Acta
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Zheng;Zhang Pei;Qi Guangjian;Jiao Fengjuan;Wang Qingzhi;Yan Jianguo;He Feng;Zhang Qian;Lv Zexi;Peng Xiang;Cai Hongwei;Chen Xiaoqian;Sun Ning;Tian Bo
  • 通讯作者:
    Tian Bo
Global ubiquitome analysis of substantia nigra in doubly-mutant human alpha-synuclein transgenic mice
双突变人α-突触核蛋白转基因小鼠黑质的全局泛素组分析
  • DOI:
    10.1016/j.bbr.2019.112436
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    Behav Brain Res
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    He Feng;Zhang Lijun;Qi Guangjian;Zhang Qian;Cai Hongwei;Li Tongxia;Li Ming;Ming Jie;Tian Bo;Zhang Pei
  • 通讯作者:
    Zhang Pei

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其他文献

露头煤层火区自然通风机理研究
  • DOI:
    10.13301/j.cnki.ct.2016.02.085
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    煤炭技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张培;王文才
  • 通讯作者:
    王文才
煤田露头火区温度场模拟分析和火风压计算
  • DOI:
    10.13301/j.cnki.ct.2016.03.050
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    煤炭技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王文才;王鑫宙;张根源;张培
  • 通讯作者:
    张培
Application of ratiometric thermometry based on green fluorescence of Er3+/Yb3+:NaGd(WO4)2 phosphor in microelectronic component
基于Er3 /Yb3 :NaGd(WO4)2荧光粉绿色荧光的比例测温法在微电子器件中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    刘美宏;张培;刘大宇;黄淑娴;张德龙
  • 通讯作者:
    张德龙
用于检测多巴胺的荧光增强型适体传感器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    光学精密工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜利英;杭欣欣;张培;任林娇;王慰
  • 通讯作者:
    王慰
基于边际替代率的水库多目标调度方案决策
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    水力发电学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴月秋;王丽萍;张验科;吴嘉杰;张培
  • 通讯作者:
    张培

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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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