以秀丽线虫为模式解析溶酶体功能及动态变化的调控机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31630018
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    266.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0503.细胞感应与环境生物物理
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Lysosomes are ubiquitous membrane-bound intracellular organelles that degrade macromolecules delivered by endocytosis, phagocytosis, and autophagy, and export the resulting catabolites for reutilization in cellular metabolism. In addition to cargo digestion and recycling, lysosomes are being recognized as advanced organelles that perform much broader functions and are involved in fundamental cellular processes such as plasma membrane repair, immune response, nutrient sensing and signaling, and cell death. Impairment of lysosome function contributes to the pathogenesis of many diseases including lysosomal storage diseases, neurodegenerative disorders and cancer. .To understand how lysosomes are regulated under physiological conditions, we take advantage of the powerful genetic and cell biological tool in the nematode Caenorhabditis elegans to systemically investigate various aspects of lysosomes including morphology, integrity, function and dynamics. By monitoring lysosomes in live C. elegans, we have observeddynamic changes of lysosomes in worms at different developmental stages, under different culture conditions and during the aging process. By genetic screens, we have isolated mutants with abnormal lysosome morphology and/or dynamics. We will clone the mutated genes and employ combined approachesof genetics, cell biology and biochemistry to 1) reveal their functions in the regulation of lysosome morphology, function and dynamics; 2) elucidate how lysosomes are regulated in and contribute to animal development, aging and stress responses. Given theevolutionary conservation of lysosomal composition and regulation, we will identify the mammalian homologs of the C. elegans genes and investigate their functions in regulating lysosomes and lysosome-related cellularprocesses in mammals. Identification and characterization of these genes will certainly help us to understand how various aspects of lysosomes are regulated under physiological conditions and how theirdysfunction may contribute to the pathogenesis of lysosome-related human diseases.
溶酶体是细胞内负责物质降解和循环的细胞器,在机体发育、代谢平衡及细胞稳态维持中发挥关键作用。溶酶体功能缺陷可引发代谢性及神经退行性疾病等重大疾病。由于溶酶体自身的调控及其参与的细胞学过程非常复杂,目前相关的调控机制多数未被解析。.本项目旨在以秀丽线虫为模式,系统研究溶酶体功能及动态变化的调控机制及其在机体发育及衰老中的作用。项目前期工作建立了溶酶体活体跟踪系统,观察到了溶酶体在不同发育阶段、生长条件及衰老过程中的动态变化。通过遗传筛选,获得了多个溶酶体形态或动态变化异常的突变体。在本项目中,我们将克隆这些突变体的相关基因,利用遗传学、细胞生物学及生物化学等手段解析它们的作用机制,进而揭示溶酶体功能调控、动态变化及稳态维持的调控机制。由于溶酶体组成及调控在进化中高度保守,我们将进一步研究线虫溶酶体调控基因在哺乳动物中同源基因的作用机制,为溶酶体相关疾病的致病机制解析、诊断和治疗提供理论依据。

结项摘要

溶酶体负责物质降解与循环,并作为信号感知及应答中心在细胞稳态平衡中发挥重要作用。溶酶体功能缺陷可引发代谢性及神经退行性疾病等重大疾病。由于溶酶体自身的调控及其参与的细胞学过程非常复杂,目前相关的研究机制多数尚不明晰。在本项目中,我们建立了以线虫为模式的多细胞生物溶酶体研究体系,系统研究溶酶体功能、动态变化及完整性的调控机制及其在机体发育和衰老中的作用。我们鉴定得到多个溶酶体调控基因并解析其作用机制。包括,阐明了溶酶体酸性核酸酶RNST-2调控溶酶体功能和线虫发育的机理;解析了UBC-13调控溶酶体介导的凋亡细胞降解及内吞货物分选的机制;发现了溶酶体酸性磷脂酶LPLA-2调控自噬小体内膜降解及胚胎发育的功能;解析FLN-2在MVB组装及形成过程中的功能。另外,我们的工作揭示了胞外基质到细胞核的信号通路,阐明其在调控溶酶体活性及维护细胞稳态平衡和机体发育中的作用;发现了多个寿命调控通路调控溶酶体功能,以及溶酶体活性在寿命维持中的重要作用;解析了精子发育过程中特化溶酶体等细胞器的非对称分配机制。上述研究成果揭示了多个溶酶体调控基因的作用机制及生理功能,阐明了溶酶体在机体发育和衰老过程中的调控及功能,不仅具有重要的科学意义,也为溶酶体相关疾病的研究提供了理论基础。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(9)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Lysosome biogenesis: Regulation and functions.
溶酶体生物发生:调节和功能
  • DOI:
    10.1083/jcb.202102001
  • 发表时间:
    2021-06-07
  • 期刊:
    The Journal of cell biology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yang C;Wang X
  • 通讯作者:
    Wang X
Ubiquitination of the PI3-kinase VPS-34 promotes VPS-34 stability and phagosome maturation.
PI3 激酶 VPS-34 的泛素化促进 VPS-34 稳定性和吞噬体成熟
  • DOI:
    10.1083/jcb.201705116
  • 发表时间:
    2018-01-02
  • 期刊:
    The Journal of cell biology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu J;Li M;Li L;Chen S;Wang X
  • 通讯作者:
    Wang X
An ECM-to-Nucleus Signaling Pathway Activates Lysosomes for C. elegans Larva
ECM 到细胞核的信号通路激活线虫幼虫的溶酶体
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Developmental Cell
  • 影响因子:
    11.8
  • 作者:
    Rui Miao;Meijiao Li;Qianqian Zhang;Chonglin Yang;Xiaochen Wang
  • 通讯作者:
    Xiaochen Wang
Distinct roles of two myosins in C. elegans spermatid differentiation
两种肌球蛋白在秀丽隐杆线虫精子细胞分化中的不同作用
  • DOI:
    10.1371/journal.pbio.3000211
  • 发表时间:
    2019-04-01
  • 期刊:
    PLOS BIOLOGY
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Hu, Junyan;Cheng, Shiya;Wang, Xiaochen
  • 通讯作者:
    Wang, Xiaochen
M05B5.4 (lysosomal phospholipase A2) promotes disintegration of autophagic vesicles to maintain C. elegans development
M05B5.4(溶酶体磷脂酶 A2)促进自噬囊泡崩解以维持线虫发育
  • DOI:
    10.1080/15548627.2021.1943178
  • 发表时间:
    2021-07-02
  • 期刊:
    AUTOPHAGY
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Li, Yuan;Wang, Xin;Wang, Xiaochen
  • 通讯作者:
    Wang, Xiaochen

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  • 作者:
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  • 作者:
    王洋;孙播东;王晓晨;单春兰;胡庆花;栾维民;杨树宝
  • 通讯作者:
    杨树宝

其他文献

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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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