Role of mRNA-binding protein tristetraprolin in cardiac mRNA regulation and the development of heart failure
mRNA结合蛋白tristetraprolin在心脏mRNA调节和心力衰竭发展中的作用
基本信息
- 批准号:10365412
- 负责人:
- 金额:$ 57.28万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-12-15 至 2025-11-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:3&apos Untranslated RegionsAcidsAddressAnimal ModelBindingBinding ProteinsBranched-Chain Amino AcidsCardiacCardiac MyocytesCatabolismCell physiologyClinicalCo-ImmunoprecipitationsCollaborationsComplexDataDefectDeveloped CountriesDiseaseElementsEpidemicFatty AcidsGenesGenetic studyHealthHeartHeart failureHomeostasisHumanImpairmentInflammationInflammatoryInsulinIschemiaKeto AcidsKnock-outKnockout MiceKnowledgeLeadLinkLipidsMeasuresMediatingMessenger RNAMetabolic syndromeMetabolismModelingMusOxidoreductasePPAR alphaPathologyPathway interactionsPerfusionPharmaceutical PreparationsProcessProtein phosphataseProteinsRNARegulationRoleStressSystemTIS11 proteinTNF geneTestingTissuesZinc Fingersamino acid metabolismbranched chain alpha ketoacid dehydrogenasecardiogenesisclinically relevantconstrictiondrug discoveryfatty acid metabolismfatty acid oxidationheart functionheart metabolismheart preservationimprovedinduced pluripotent stem cellknock-downlipid metabolismmRNA Transcript Degradationnew therapeutic targetnoveloxidationpreservationpressureresponseside effectsystemic inflammatory responseuptake
项目摘要
Heart failure (HF) is a major health epidemic in developed countries, however, its underlying pathology is not
well characterized. Tristetraprolin (TTP) is a tandem zinc finger protein that binds to AU-rich elements (ARE) in
the 3’-untranslated region (UTR) of target mRNA molecules, and induces their degradation. Global TTP knockout
(KO) mice display systemic inflammation, since TNFα mRNA is normally degraded by TTP, and deletion of TTP
leads to elevated TNFα levels. Thus, very few studies have assessed the role of TTP in metabolism despite its
original discovery as an insulin-inducible gene, and genetic studies linking TTP to metabolic syndrome. We are
addressing this fundamental gap in knowledge, and our strong preliminary data suggest critical activities by TTP
in cardiac metabolism and the development of HF. Specifically, we have shown that TTP inhibits fatty acid (FA)
and branched-chain amino acid (BCAA) metabolism (independent of its effects on inflammation), and reduces
the mRNA levels of key proteins in these processes, i.e., peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)-α
and branched-chain α–ketoacid acid dehydrogenase complex (BCKDC)-E2 subunits. The central hypothesis
of this proposal is that TTP inhibits cardiac FA and BCAA metabolism by binding to and degrading
PPARα and BCKDC-E2 mRNAs, and that TTP exacerbates the development of HF by impairing FA and
BCAA metabolism. In Aim 1, we will assess whether TTP inhibits cardiac FA metabolism by binding to PPARα
mRNA and promoting its degradation. We will assess whether TTP binds to PPARα mRNA by performing RNA
co-immunopreciptation (co-IP) and deletion studies of PPARα 3’-UTR AREs. We will also measure FA uptake
and metabolism in the hearts from cardiac-specific TTP KO (csTTP-KO) mice, and will determine whether these
changes are through PPARα using TTP/PPARα double KO mice. In Aim 2, we will determine whether TTP
decreases BCAA catabolism through binding and degradation of BCKDC-E2 mRNA. We will first determine
whether TTP binds BCKDC-E2 mRNA by performing RNA co-IP and deletion studies on BCKDC-E2 3’-UTR
AREs. We will also measure BCAA levels and BCKDC activity in heart tissue from csTTP-KO mice. To
demonstrate whether the reduction in BCAA catabolism with TTP KO is through BCKDC-E2, we will perform
similar studies with knockdown of TTP and BCKDC-E2. In Aim 3, we will determine whether TTP has detrimental
effects on the heart under stress conditions, and whether this depends upon impaired FA and BCAA metabolism.
We will subject csTTP-KO mice to pressure overload and ischemia, then assess their cardiac function and
metabolism. To determine the role of PPARα and BCKDC in this process, we will use csTTP/PPARα double KO
mice and will cross csTTP-KO with protein phosphatase 2Cm KO mice (which have reduced BCKDC activity),
and assess cardiac response to stress. We will also show our studies to develop novel drugs that target TTP
without inducing inflammation, providing potential clinical implications for Aim 3. These studies will improve our
understanding of cardiac metabolism, and may lead to new avenues for treatment of HF.
心力衰竭(HF)是发达国家的主要健康流行病,但是,其潜在的病理不是
特征很好。 Tristetraprolin(TTP)是一种串联锌指蛋白,与富含Au的元素结合(IS)
靶mRNA分子的3'-非翻译区(UTR),并诱导其降解。全球TTP淘汰赛
(KO)小鼠表现出全身性炎症,因为TNFαmRNA通常通过TTP降解,而TTP的缺失
导致TNFα水平升高。这很少有研究评估了TTP在代谢目的地的作用
原始发现是一种胰岛素诱导的基因,以及将TTP与代谢综合征联系起来的遗传研究。我们是
解决知识的这一基本差距,我们的强大初步数据表明了TTP的关键活动
在心脏代谢和HF的发展中。具体而言,我们已经表明TTP抑制脂肪酸(FA)
和分支链氨基酸(BCAA)代谢(与炎症的影响无关),并减少
在这些过程中,关键蛋白的mRNA水平,即过氧化物组增殖受体(PPAR)-α
和分支链α-酮酸脱氢酶复合物(BCKDC)-e2亚基。中心假设
该建议是TTP通过结合和退化来抑制心脏FA和BCAA代谢
PPARα和BCKDC-E2 mRNA,TTP通过损害FA和
BCAA代谢。在AIM 1中,我们将评估TTP是否通过与PPARα结合来抑制心脏FA代谢
mRNA并促进其降解。我们将通过执行RNA评估TTP是否与PPARαMRNA结合
PPARα3'-UTR ARES的共免疫沉淀(CO-IP)和缺失研究。我们还将测量FA的吸收
和心脏特异性TTP KO(CSTTP-KO)小鼠的心脏中的代谢,并将确定这些是否是否
使用TTP/PPARα双KO小鼠通过PPARα进行变化。在AIM 2中,我们将确定TTP是否
通过BCKDC-E2 mRNA的结合和降解来减少BCAA分解代谢。我们将首先确定
TTP是否通过对BCKDC-E2 3'-UTR进行RNA Co-IP和缺失研究来结合BCKDC-E2 mRNA
Ares。我们还将测量来自CSTTP-KO小鼠心脏组织中的BCAA水平和BCKDC活性。到
证明与TTP KO的BCAA分解代谢是否通过BCKDC-E2,我们将执行
与TTP和BCKDC-E2敲低的类似研究。在AIM 3中,我们将确定TTP是否确定
在压力条件下对心脏的影响,以及这是否取决于FA和BCAA代谢受损。
我们将使CSTTP-KO小鼠施加压力超负荷和缺血,然后评估其心脏功能和
代谢。为了确定PPARα和BCKDC在此过程中的作用,我们将使用CSTTP/PPARα双KO
小鼠并将与CSTTP-KO与蛋白质磷酸酶2cm KO小鼠(降低BCKDC活性),跨CSTTP-KO,
并评估对压力的心脏反应。我们还将展示我们的研究以开发针对TTP的新型药物
没有诱导的注射,为目标3提供潜在的临床意义。这些研究将改善我们的
了解心脏代谢,并可能导致治疗HF的新途径。
项目成果
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