TIGAR在脑缺血复灌过程中经非酶途径激活线粒体自噬的保护作用及机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81773703
  • 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:
    H3501.神经精神药物药理
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Cerebral ischemia induces mitophagy in neurons. Mitophagy protects against ischemic neuronal injury by clearance of damaged mitochondria. Ischemia-reperfusion-induced oxidative stress may activate mitophagy. In hypoxic neurons, glucose is metabolized by pentose phosphate pathway (PPP) to NADPH which diminishes oxidative stress. Our preliminary experiments, however, unexpectedly find that TP53-induced glycolysis and apoptosis regulator (TIGAR), which promotes PPP metabolism, activates rather than inhibits mitophagy in primary neurons treated with oxygen-glucose deprivation and reperfusion. Furthermore, TIGAR-induced mitophagy protects against ischemic neuronal injury. In addition, our preliminary data indicate that the TIGAR recruitment to mitochondria, but not the phosphatase activity of TIGAR, is required for mitophagy activation in ischemic neurons. It was reported that TIGAR binds to UB2L3, an ubiquitin-conjugating enzyme. We therefore hypothesized that TIGAR translocated to mitochondria may recruit UB2L3, which further passing ubiquitin to the E3 ubiquitin ligase Parkin and thus activates mitophagy in ischemic neurons. By employing neuron-specific knockout and overexpressed TIGAR mutant mice, the present investigation aims to identify that TIGAR-induced mitophagy protects against cerebral ischemia-reperfusional injury. We further aimed to explore the mechanisms by which TIGAR activates mitophagy in an enzyme-independent manner. This investigation may provide novel drug targets for neuroprotection by interrupting mitophagy in cerebral ischemia.
脑缺血复灌诱发神经元线粒体自噬,并清除损伤线粒体,发挥神经保护作用。复灌诱发的氧化应激可能启动线粒体自噬。神经元低氧时,葡萄糖经由戊糖磷酸途径代谢减少氧化应激,并可能由此抑制自噬。申请人的预实验意外发现,p53诱导的糖酵解及凋亡调节因子TIGAR促进戊糖磷酸代谢,却激活缺血复灌神经元的线粒体自噬、保护神经元。我们还发现,TIGAR促线粒体自噬作用可能与其磷酸酶活性无关,而与其向线粒体转位有关。TIGAR结合E2泛素结合酶UBE2L3,推测TIGAR可能于线粒体上招募UBE2L3,进而向Parkin提供泛素,介导线粒体自噬。因此,本研究拟利用选择性TIGAR基因敲除等模式动物,结合药理学、分子生物学等手段,首先明确脑缺血复灌过程中TIGAR经促进线粒体自噬的保护作用,并试图阐明TIGAR经非酶途径诱导线粒体自噬的机制。本研究有望为干预脑缺血过程中的线粒体自噬进而保护神经提供新的药物靶点。

结项摘要

氧化应激损伤是脑缺血复灌过程中的主要细胞损伤机制。神经元可通过TIGAR经戊糖磷酸通路将葡萄糖代谢为还原性物质NADPH。长时程缺血后葡萄糖的可获得性显著降低,但神经元仍保留一定的抗氧化能力,其机制尚不清楚。本项目探索了不同时程脑缺血后复灌所导致的氧化应激损伤,率先发现了长时程脑缺血后,TIGAR通过非戊糖磷酸途径发挥抗氧化作用。进一步研究发现,TIGAR的上述抗氧化作用与其激活细胞自噬密切相关,但激活的自噬并非通过清除线粒体、过氧化物酶体等氧化物产生的细胞器发挥作用,而是通过激活Nrf2进而上调抗氧化酶表达,最终发挥减少氧化应激、保护缺血大脑的作用。本项目的发现为进一步理解在长时程缺血后葡萄糖减少情况下细胞如何实现氧化还原平衡提供了新的视角,提出调节TIGAR-Nrf2途径可能是一种潜在的抗脑缺血复灌损伤药物干预新策略。本项目成果标注发表论文5篇,培养研究生6人。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Urolithin A-activated autophagy but not mitophagy protects against ischemic neuronal injury by inhibiting ER stress in vitro and in vivo
尿石素 A 激活的自噬(而非线粒体自噬)通过抑制体外和体内 ER 应激来防止缺血性神经元损伤
  • DOI:
    10.1111/cns.13136
  • 发表时间:
    2019-09-01
  • 期刊:
    CNS NEUROSCIENCE & THERAPEUTICS
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Ahsan, Anil;Zheng, Yan-Rong;Chen, Zhong
  • 通讯作者:
    Chen, Zhong
BNIP3L/NIX-mediated mitophagy: molecular mechanisms and implications for human disease.
BNIP3L/NIX 介导的线粒体自噬:分子机制及其对人类疾病的影响
  • DOI:
    10.1038/s41419-021-04469-y
  • 发表时间:
    2021-12-20
  • 期刊:
    Cell death & disease
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Li Y;Zheng W;Lu Y;Zheng Y;Pan L;Wu X;Yuan Y;Shen Z;Ma S;Zhang X;Wu J;Chen Z;Zhang X
  • 通讯作者:
    Zhang X
缺血神经元轴突线粒体逆向转运回胞体后被自噬清除
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国药理学与毒理学杂志
  • 影响因子:
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  • 作者:
    郑艳榕;张翔南;陈忠
  • 通讯作者:
    陈忠

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  • 通讯作者:
    楼宜嘉
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    浙江大学学报(医学版)
  • 影响因子:
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  • 作者:
    吴佳莹;张翔南;朱丹雁;楼宜嘉;王志强;王欢欢
  • 通讯作者:
    王欢欢

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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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