Mechanisms of mitochondrial DNA deletion formation - The fate of linear mtDNA
线粒体DNA缺失形成的机制——线性线粒体DNA的命运
基本信息
- 批准号:252501411
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:2014
- 资助国家:德国
- 起止时间:2013-12-31 至 2020-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Deletions of the mitochondrial DNA (mtDNA) are often the cause of insufficient mitochondrial ATP synthesis and, at the same time, they are important indicators of mitochondrial damage. Present hypotheses suggest that the processing of free ends of linear mtDNA species (created by different types of mtDNA damage such as oxidative lesions or replication stalling) is a major source of mtDNA deletions. However, no molecular details of the underlying processes have been revealed till date. In order to investigate in detail the molecular mechanisms that link linear mtDNA processing with generation of deletions, we established cell culture models of controlled mtDNA double-strand break formation by inducible expression of mitochondria-targeted restriction endonucleases. Through the tight control of timing and site of the double-strand break, these cell lines are especially suitable to investigate the initial steps of linear mtDNA end processing and deletion generation. Our preliminary data demonstrate that linearized mtDNA is rapidly degraded from the ends, suggesting the role of exonuclease activities. Knocking down the expression of the mitochondrial exonuclease MGME1 by siRNA treatment or knocking out the MGME1 gene by CRISPR/Cas9 technology substantially delays the degradation of linear mtDNA, thus, suggesting that MGME1 is a major actor in this process. We hypothesize that the persistence of linear mtDNA due to deficient degradation has direct implications for mtDNA deletion generation. In the proposed project, we will use siRNA and CRISPR/Cas9 techniques to manipulate candidate constituents of the degradation machinery, in order to identify proteins that cooperate with MGME1 in performing end processing, bulk degradation of linear mtDNA, and formation of deletions. The high-throughput experimental methods, including ultra-deep sequencing of the mitochondrial genome, that we established to identify mtDNA alterations in human tissues will be essential for the characterization of time-dependent changes in our cellular models of mtDNA double-strand breaks. We will compare our findings in the mitochondria-targeted endonuclease model of mtDNA damage to other (oxidative and replicative) damage conditions. Understanding the molecular details that determine the fate of damaged DNA in mitochondria is inevitable for developing strategies to minimize long-term mitochondrial dysfunction caused by accumulation of mtDNA deletions.
线粒体DNA(mtDNA)的缺失通常是线粒体ATP合成不足的原因,同时,它们是线粒体损伤的重要指标。目前的假设表明,线性mtDNA种类的自由端的加工(由不同类型的mtDNA损伤,如氧化损伤或复制停滞产生)是mtDNA缺失的主要来源。然而,到目前为止,还没有揭示潜在过程的分子细节。 为了详细研究线性mtDNA加工与缺失产生之间的分子机制,我们建立了通过诱导表达靶向限制性内切酶来控制mtDNA双链断裂形成的细胞培养模型。通过严格控制双链断裂的时间和位点,这些细胞系特别适合于研究线性mtDNA末端加工和缺失产生的初始步骤。我们的初步数据表明,线性化的mtDNA从末端迅速降解,这表明核酸外切酶活性的作用。通过siRNA处理敲除线粒体核酸外切酶MGME 1的表达或通过CRISPR/Cas9技术敲除MGME 1基因实质上延迟了线性mtDNA的降解,因此,表明MGME 1是该过程中的主要参与者。我们推测,线性mtDNA的持久性,由于缺乏降解有直接的影响mtDNA缺失一代。在拟议的项目中,我们将使用siRNA和CRISPR/Cas9技术来操纵降解机制的候选成分,以鉴定与MGME 1合作进行末端加工、线性mtDNA的大量降解和缺失形成的蛋白质。高通量实验方法,包括线粒体基因组的超深度测序,我们建立了识别人体组织中mtDNA的改变,这将是必不可少的,在我们的细胞模型的mtDNA双链断裂的时间依赖性变化的特征。我们将比较我们的研究结果在线粒体DNA损伤的靶向核酸内切酶模型的其他(氧化和复制)损伤条件。了解决定线粒体中受损DNA命运的分子细节对于制定策略以最大限度地减少由mtDNA缺失积累引起的长期线粒体功能障碍是不可避免的。
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)
Replication fork rescue in mammalian mitochondria
哺乳动物线粒体中的复制叉救援
- DOI:10.1038/s41598-019-45244-6
- 发表时间:2019
- 期刊:
- 影响因子:4.6
- 作者:Torregrosa-Muñumer R;Hangas A;Goffart S;Blei D;Zsurka G;Griffith J;Kunz WS;Pohjoismäki JLO
- 通讯作者:Pohjoismäki JLO
Is There Still Any Role for Oxidative Stress in Mitochondrial DNA-Dependent Aging?
- DOI:10.3390/genes9040175
- 发表时间:2018-03-21
- 期刊:
- 影响因子:3.5
- 作者:Zsurka G;Peeva V;Kotlyar A;Kunz WS
- 通讯作者:Kunz WS
Distinct segregation of the pathogenic m.5667G>A mitochondrial tRNAAsn mutation in extraocular and skeletal muscle in chronic progressive external ophthalmoplegia
慢性进行性眼外肌麻痹眼外肌和骨骼肌中致病性 m 5667G>A 线粒体 tRNAAsn 突变的明显分离
- DOI:10.1016/j.nmd.2019.02.009
- 发表时间:2019
- 期刊:
- 影响因子:2.8
- 作者:Schlapakow E;Peeva V;Zsurka G;Jeub M;Wabbels B;Kornblum C;Kunz WS
- 通讯作者:Kunz WS
Molecular and Functional Effects of Loss of Cytochrome c Oxidase Subunit 8A
- DOI:10.1134/s0006297921010041
- 发表时间:2021-01
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Daria Rotko;A. Kudin;G. Zsurka;Bogusz Kulawiak;A. Szewczyk;W. Kunz
- 通讯作者:Daria Rotko;A. Kudin;G. Zsurka;Bogusz Kulawiak;A. Szewczyk;W. Kunz
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Professor Dr. Wolfram S. Kunz其他文献
Professor Dr. Wolfram S. Kunz的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Professor Dr. Wolfram S. Kunz', 18)}}的其他基金
Non-canonical mtDNA species in mitochondrial dysfunction and oxidative damage
线粒体功能障碍和氧化损伤中的非典型 mtDNA 种类
- 批准号:
418086619 - 财政年份:2019
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Prozesse der Mutagenese der humanen mitochondrialen DNA
人类线粒体 DNA 的诱变过程
- 批准号:
27603895 - 财政年份:2006
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Heterogeneously distributed defects of mitochondrial oxidative phosphorylation - a possible pathomechanism of temporal lobe epilepsy
线粒体氧化磷酸化的异质分布缺陷——颞叶癫痫的可能病理机制
- 批准号:
5242472 - 财政年份:2000
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
相似国自然基金
糖尿病ED中成纤维细胞衰老调控内皮细胞线粒体稳态失衡的机制研究
- 批准号:82371634
- 批准年份:2023
- 资助金额:49.00 万元
- 项目类别:面上项目
Idh3a作为线粒体代谢—表观遗传检查点调控产热脂肪功能的机制研究
- 批准号:82370851
- 批准年份:2023
- 资助金额:48.00 万元
- 项目类别:面上项目
胆固醇合成蛋白CYP51介导线粒体通透性转换诱发Th17/Treg细胞稳态失衡在舍格伦综合征中的作用机制研究
- 批准号:82370976
- 批准年份:2023
- 资助金额:48.00 万元
- 项目类别:面上项目
β-arrestin2- MFN2-Mitochondrial Dynamics轴调控星形胶质细胞功能对抑郁症进程的影响及机制研究
- 批准号:n/a
- 批准年份:2023
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
损伤线粒体传递机制介导成纤维细胞/II型肺泡上皮细胞对话在支气管肺发育不良肺泡发育阻滞中的作用
- 批准号:82371721
- 批准年份:2023
- 资助金额:49.00 万元
- 项目类别:面上项目
骨髓抑制再生单个核细胞移植通过调节线粒体功能在脑缺血再灌注损伤中的神经保护机制研究
- 批准号:82371301
- 批准年份:2023
- 资助金额:49.00 万元
- 项目类别:面上项目
Grem2通过BMPR-Smad1/5/8-PGC1α通路调控线粒体能量代谢在糖尿病肾病足细胞损伤中的机制研究
- 批准号:82370819
- 批准年份:2023
- 资助金额:49.00 万元
- 项目类别:面上项目
Rab GTPase 调控线粒体自噬的分子机制研究
- 批准号:31970695
- 批准年份:2019
- 资助金额:58.0 万元
- 项目类别:面上项目
线粒体蛋白TFAM在逆行信号传导以及代谢重编程过程中发挥的作用
- 批准号:31970716
- 批准年份:2019
- 资助金额:58.0 万元
- 项目类别:面上项目
组蛋白去乙酰化酶 1 调控线粒体未折叠蛋白反应的分子机制及对衰老相关疾病的应用
- 批准号:31900544
- 批准年份:2019
- 资助金额:15.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
Purging mutant mitochondrial DNA: from mechanisms to therapies
清除突变线粒体 DNA:从机制到治疗
- 批准号:
MR/X002365/1 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grant
Novel DNA damage-Based Mechanisms and Therapeutics for Parkinson’s disease
基于 DNA 损伤的帕金森病新机制和治疗方法
- 批准号:
10508019 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Defining the mechanisms of kinetoplast DNA assembly by trypanosomal topoisomerase II for therapeutic target development
定义锥虫拓扑异构酶 II 的动质体 DNA 组装机制,用于治疗靶点开发
- 批准号:
10386849 - 财政年份:2021
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Defining the cellular and molecular mechanisms of how toxicants disrupt mitochondrial DNA homeostasis
定义毒物如何破坏线粒体 DNA 稳态的细胞和分子机制
- 批准号:
10291547 - 财政年份:2021
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Mitochondrial DNA mutations in the renal cortex to elucidate cell-specific mechanisms of mitochondrial dysfunction in tubules and glomeruli
肾皮质线粒体 DNA 突变阐明肾小管和肾小球线粒体功能障碍的细胞特异性机制
- 批准号:
10190112 - 财政年份:2021
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Mitochondrial DNA mutations in the renal cortex to elucidate cell-specific mechanisms of mitochondrial dysfunction in tubules and glomeruli
肾皮质线粒体 DNA 突变阐明肾小管和肾小球线粒体功能障碍的细胞特异性机制
- 批准号:
10357869 - 财政年份:2021
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Mitochondrial DNA mutations in the renal cortex to elucidate cell-specific mechanisms of mitochondrial dysfunction in tubules and glomeruli
肾皮质线粒体 DNA 突变阐明肾小管和肾小球线粒体功能障碍的细胞特异性机制
- 批准号:
10581517 - 财政年份:2021
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Study on mechanisms for maintenance of mitochondrial DNA integrity
线粒体DNA完整性维持机制研究
- 批准号:
20K06498 - 财政年份:2020
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Elucidating the mechanisms of mitochondrial DNA escape
阐明线粒体 DNA 逃逸机制
- 批准号:
DP200103637 - 财政年份:2020
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Discovery Projects
Mechanisms that control the inheritance of mitochondrial DNA mutations
控制线粒体 DNA 突变遗传的机制
- 批准号:
DP200101630 - 财政年份:2020
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Discovery Projects