紫外线或氧化应激状态下α-晶状体蛋白在晶状体内的保护调控机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81900837
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1302.晶状体与白内障
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Cataract, opacification of the lens, is one of the commonest causes of loss of useful vision. The lens will be subjected to various external stimuli with age, such as ultraviolet radiation and oxidative stress. Protein aggregation caused by ultraviolet radiation is one of the pathogenic factors of age-related cataract. Trauma, surgery, systemic metabolic diseases, drugs, excessive drinking and smoking will cause the oxidative damage and biochemical changes of lens cell, resulting in accumulation of misfolding or insoluble protein, leading to cataracts. The α-crystallin (α-CRY) family, which has the highest content in the mammals lens, has a molecular chaperone function and plays an important role in helping irreversible proteins misfolding correctly and to maintain lens transparency. Thus, regulation of chaperone activity of α-CRY is the key target for therapy of cataract. Previous studies have found that α-CRY can form a regular intracellular body (α-CRY body) under ultraviolet radiation and oxidative stress, and it is hypothesized that α-CRY body plays a certain role in maintaining the lens homeostasis. The project aims to isolate and purify the α-CRY body by multi-disciplinary techniques such as nuclear separation, immunoprecipitation and cellular flow sorting, then further analyze its molecular structure and components. And on this basis to describe the mechanism and physiological functions of α-CRY body under ultraviolet radiation and oxidative stress. At the same time, the project plans to screen some natural compounds which can activate or inhibit the formation of α-CRY body, providing a new strategy for the precise prevention and treatment of cataract.
白内障是全球致盲率最高的眼科疾病。紫外线辐射、晶状体氧化损伤,造成晶状体内蛋白质损伤累积,产生聚集甚至沉淀,是导致白内障发生的主要致病因素。作为哺乳动物晶状体内含量最高的α-晶状体蛋白(α-CRY)家族,具有分子伴侣功能,辅助其他晶状体蛋白正确折叠,在维持眼球屈光性中发挥重要功能。因此,调控α-CRY分子伴侣活性是白内障靶向治疗的关键方案。本项目前期研究发现在紫外线辐射、氧化应激条件下,α-CRY形成规则的细胞内小体(α-CRY body),猜测α-CRY body在维持晶状体稳态发挥特殊功能。本项目旨在通过生物物理学、细胞生物学等多学科技术手段分离纯化α-CRY body,解析其分子结构组成,阐述应激环境下α-CRY body发生机理及生理功能。同时,本项目计划筛选出α-CRY body代谢调控相关的激活剂或抑制剂,为白内障的精准防治提供新的策略。

结项摘要

白内障是全球致盲率最高的眼科疾病,手术疗法仍是目前白内障治疗的唯一有效方案,暂无有效的预防和治疗药物。其发病组织是晶状体,晶状体内蛋白质受遗传或环境因素诱导会发生错误折叠,产生异常聚集变性而发生混浊是白内障产生的主要原因。在晶状体蛋白中,α-晶状体蛋白能够帮助细胞内其他蛋白质(例如β、γ晶状体蛋白)的正确折叠,防止发生错误折叠和聚集。为探究α-晶状体蛋白在维持蛋白质稳态中发挥的作用,我们通过体外纯化、免疫沉淀、流式分选等生物实验进行研究,发现体外纯化α-晶状体蛋白在紫外、过氧化氢等应激条件下,α-晶状体蛋白寡聚化,同时分子伴侣活性增强,可有效帮助突变蛋白BA3-G91Del正确折叠;α-晶状体蛋白在紫外、过氧化氢等应激条件下在胞内形成规则小体结构(α-CRY body);该小体通过蛋白质间相互作用,在应激条件下快速凝集,以无膜细胞器的形式发挥功能,小体内富集错误折叠蛋白及泛素化相关蛋白,通过泛素化蛋白酶体降解途径降低错误折叠蛋白的聚集;药物筛选发现雷公藤红素靶向作用α-晶状体蛋白,并有效降低白内障突变蛋白的聚集。根据上述结果,我们认为α-晶状体蛋白在应激条件下通过小体结构发挥分子伴侣功能,帮助其他突变蛋白正确折叠,同时通过泛素化蛋白酶体途径降低错误折叠蛋白的聚集,并发现小分子药物雷公藤红素可激活该小体发挥功能,为白内障的精准防治提供了新的策略。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Cataract-causing mutation R48C increases γA-crystallin susceptibility to oxidative stress and ultraviolet radiation
引起白内障的突变 R48C 增加γA-晶状体蛋白对氧化应激和紫外线辐射的敏感性。
  • DOI:
    10.1016/j.ijbiomac.2021.11.113
  • 发表时间:
    2021-12-16
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF BIOLOGICAL MACROMOLECULES
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Wu,Jing;Xu,Wanyue;Chen,Xiangjun
  • 通讯作者:
    Chen,Xiangjun
Cataract-causing allele in CRYAA (Y118D) proceeds through endoplasmic reticulum stress in mouse model.
CRYAA (Y118D) 中引起白内障的等位基因通过小鼠模型中的内质网应激进行
  • DOI:
    10.24272/j.issn.2095-8137.2020.354
  • 发表时间:
    2021-05-18
  • 期刊:
    Zoological research
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Jia ZK;Fu CX;Wang AL;Yao K;Chen XJ
  • 通讯作者:
    Chen XJ
A novel cataract-causing mutation Ile82Met of ?A crystallin trends to aggregate with unfolding intermediate
γA 晶状体蛋白的一种新的引起白内障的突变 Ile82Met 倾向于与展开的中间体聚集
  • DOI:
    10.1016/j.ijbiomac.2022.04.205
  • 发表时间:
    2022-05-16
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF BIOLOGICAL MACROMOLECULES
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Xu,Wanyue;Xu,Jingjie;Hu,Lidan
  • 通讯作者:
    Hu,Lidan
Pathogenic mechanism of congenital cataract caused by the CRYBA1/A3-G91del variant and related intervention strategies.
CRYBA1/A3-G91del变异引起先天性白内障的发病机制及相关干预策略。
  • DOI:
    10.1016/j.ijbiomac.2021.08.111
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    International Journal of Biological Macromolecules
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Xu Jingjie;Wang Huaxia;Wu Chengpeng;Wang Ailing;Wu Wei;Xu Jia;Luo Chenqi;Ni Shuang;Yao Ke;Chen Xiangjun
  • 通讯作者:
    Chen Xiangjun
βB2 W151R mutant is prone to degradation, aggregation and exposes the hydrophobic side chains in the fourth Greek Key motif
βB2 W151R 突变体易于降解、聚集并暴露第四个希腊键基序中的疏水侧链。
  • DOI:
    10.1016/j.bbadis.2020.166018
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Biochimica et Biophysica Acta-Molecular Basis of Disease
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Jingjie Xu;Huaxia Wang;Ailing Wang;Jia Xu;Chenxi Fu;Zhekun Jia;Ke Yao;Xiangjun Chen
  • 通讯作者:
    Xiangjun Chen

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其他文献

白内障发病机制与防治策略的研究进展
  • DOI:
    10.1360/ssv
  • 发表时间:
    2022-09
  • 期刊:
    《中国科学.生命科学》
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐靖杰;张颖;姚克;陈祥军
  • 通讯作者:
    陈祥军
晶状体蛋白识别互作与白内障的研究进展
  • DOI:
    10.7503/cjcu20210441
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    高等学校化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林宁钦;姚克;陈祥军
  • 通讯作者:
    陈祥军

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陈祥军的其他基金

以晶状体蛋白聚集体为靶点筛选白内障治疗药物及作用机制研究
  • 批准号:
    31872724
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    59.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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