Studies of SLC41A1, a Mg2+-Transporting Protein Linked to Parkinson's Disease

SLC41A1(一种与帕金森病相关的 Mg2 转运蛋白)的研究

基本信息

  • 批准号:
    10711860
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 38.42万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-08-01 至 2028-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary/Abstract Magnesium has been largely overlooked in neurobiology as a “housekeeping” ion, but this view is directly challenged by evidence which shows that mutations in Mg2+ transporting proteins are associated with neurodegeneration. Mutations in the Mg2+ transporting protein SLC41A1 are associated with both increased and decreased risk of Parkinson's disease (PD). SLC41A1 might therefore be a causative gene for PD. Despite this, little is known about SLC41A1. For example, we do not yet know if it causes rapid changes in free cytosolic Mg2+ (like an ion channel) or if it works to maintain the levels of free cytosolic Mg2+ within the range required for normal cellular function (like a transporter). This distinction is required both to define the role of SLC41A1 in the Mg2+ homeostasis and its role in PD pathogenesis. Furthermore, a cellular role for SLC41A1 has not been determined and it is therefore not known how its dysfunction might lead to PD. We hypothesize that SLC41A1 is a Mg2+-permeable ion channel which, through its role in maintaining the cellular Mg2+ homeostasis, helps maintain the mitochondrial membrane potential and ensures that ATP production via oxidative phosphorylation proceeds undisturbed. In this application for a Stephen I. Katz ESI grant, we propose to use liposomal flux assays and lipid bilayer studies as well as electron cryo-microscopy (cryo-EM) to determine how SLC41A1 mediates Mg2+ transport, and to generate a model to determine its cellular role. Neuronal Mg2+ transport has thus far been virtually untouched by biophysical and structural investigation and the study proposed here represents the first steps towards understanding the molecular mechanisms of neuronal Mg2+ homeostasis as well as the Mg2+-dependent molecular origins of neurodegenerative disorders. In the long term, this study of SLC41A1 has the potential to lead to novel treatments of and preventative strategies against PD, a debilitating disease which costs the US health system more than $14 billion each year.
项目总结/摘要 在神经生物学中,镁作为一种“管家”离子在很大程度上被忽视了,但这种观点直接 有证据表明,Mg 2+转运蛋白中的突变与 神经变性Mg 2+转运蛋白SLC 41 A1的突变与Mg 2+转运蛋白的增加和 降低帕金森病(PD)的风险。因此,SLC 41 A1可能是PD的致病基因。尽管如此, 目前对SLC 41 A1的了解还不多。例如,我们还不知道它是否会导致细胞内游离Mg 2+的快速变化。 (like离子通道),或者如果它能将游离胞浆Mg 2+水平维持在正常细胞所需的范围内, 细胞功能(如转运蛋白)。这种区别是需要的,以定义SLC 41 A1在Mg 2+中的作用, 稳态及其在PD发病机制中作用。此外,SLC 41 A1的细胞作用尚未确定 因此不知道其功能障碍如何导致PD。 我们假设SLC 41 A1是一个Mg 2+可渗透的离子通道,通过其在维持细胞增殖中的作用, 细胞Mg 2+稳态,有助于维持线粒体膜电位,并确保ATP 通过氧化磷酸化的生产不受干扰地进行。在斯蒂芬一世的申请中。Katz ESI 格兰特,我们建议使用脂质体通量测定和脂质双层研究以及电子冷冻显微镜 (cryo-EM)以确定SLC 41 A1如何介导Mg 2+转运,并产生模型以确定其细胞内的Mg 2+转运。 作用 迄今为止,神经元Mg 2+转运几乎未被生物物理学和结构研究所触及 这里提出的研究代表了理解分子机制的第一步, 神经元Mg 2+稳态以及神经退行性疾病的Mg 2+依赖性分子起源。在 从长远来看,这项对SLC 41 A1的研究有可能导致新的治疗和预防策略。 PD是一种使人衰弱的疾病,每年花费美国卫生系统超过140亿美元。

项目成果

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