花生四烯酸代谢产物15-keto-PGF2α通过结合共价丙酮酸激酶PKM2调控巨噬细胞M1/M2极化而降低心肌缺血再灌注损伤

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21778046
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0706.药物化学生物学
  • 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

Arachidonic acid (AA) metabolites are implicated in various pathophysiological processes including immunity, inflammation and cardiovascular functions. It is of biological and pharmaceutical importance to identify the molecular targets and related signaling pathways for AA metabolites. In our pilot study, we employed ω-alkynyl arachidonic acid as molecular probe to identify the covalent AA metabolites-protein adducts in macrophage RAW264.7 cells as the cell model. Following Click chemistry biotinylation, affinity isolation and proteomic identification, we identified glycolytic enzyme pyruvate kinase M2 (PKM2) as the predominant protein target for 15-keto-PGF2α. We also demonstrated that 15-keto-PGF2α suppressed macrophage M1 polarization, promoted macrophage M2 polarization and markedly enhanced the phagocytosis. Importantly, we further discovered that 15-keto-PGF2α exhibited potent cardioprotective activities against acute myocardial ischemia-reperfusion injury. These results stimulate us to hypothesize that 15-keto-PGF2α may regulate the polarization and function of macrophages against myocardial ischemia-reperfusion injury via covalently binding to PKM2. We will pursue three specific aims: 1) to study the in vitro and in vivo effects of 15-keto-PGF2α on the polarization and function of macrophages; 2) to characterize the binding of 15-keto-PGF2α to PKM2 and related structural specificity; 3) to determine the in vivo cardioprotective activities of 15-keto-PGF2α against myocardial ischemia reperfusion injury via modulating macrophage polarization. The results of this project will provide the useful guidance to apply chemical biological approaches in the discovery of protein targets for related AA metabolites, and, importantly, pave the avenue for the development of novel macrophage-targeting drugs for the treatment of myocardial infarction and a broad spectrum of other inflammatory diseases.
花生四烯酸代谢产物多在机体免疫,炎症及心血管功能中起重要作用。鉴定其靶蛋白在生物学和药学上具重要价值。本课题组前期以端基炔烃衍生物为分子探针,巨噬细胞为模型,经生物素标记、亲和分离和蛋白组学鉴定,发现前列腺素衍生物15-keto-PGF2α主要与丙酮酸激酶PKM2共价结合。文献显示PKM2是治疗炎症性疾病的重要靶标。前期实验表明该衍生物不仅能显著促进巨噬细胞由促炎性向抗炎性转化和增强巨噬细胞的吞噬能力,而且能减轻心肌缺血再灌注损伤。因此本课题假设:前列腺素衍生物通过共价结合PKM2调控巨噬细胞极化而减轻缺血再灌注损伤。拟利用巨噬细胞和小鼠缺血再灌注模型,实现三个研究目标:研究该衍生物调控巨噬细胞极化及潜在分子机制;研究该衍生物与PKM2的结合位点及相关结构特征;研究该衍生物在体调控巨噬细胞与心肌损伤的关系。本课题为研究相关代谢产物的靶蛋白及为开发以调控巨噬细胞治疗心肌梗塞的药物提供新思路。

结项摘要

急性心肌梗死是国民健康的头号杀手。心梗后,大量氧氮自由基的产生,花生四烯酸代谢的活化及炎性巨噬细胞的浸润,影响心肌的炎症损伤和修复。目前尚不清楚花生四烯酸代谢产物的作用靶点及对巨噬细胞分型和功能的影响。..本课题组前期利用含端基炔烃的花生四烯酸处理巨噬细胞,用点击化学引入生物素,经纯化及质谱鉴定明确了花生四烯酸代谢产物15-keto-PGF2α与PKM2共价结合。进一步做了以下三个方面的工作:1)阐明15-keto-PGF2α通过调控PKM2来促进M2型巨噬细胞的极化和吞噬能力的分子机制。在细胞水平上,观察到15-keto-PGF2α促进PKM2活性,但抑制PKM2参与的细胞信号传导、验证了15-keto-PGF2α与PKM2共价结合可改变巨噬细胞M1/M2极化,提高巨噬细胞吞噬能力。在动物水平上,利用免疫组化等技术等确认15-keto-PGF2α在小鼠心梗模型中对巨噬细胞极化和吞噬能力的影响。2)确定花生四烯酸代谢产物15-keto-PGF2α的共价结合靶点及相关的结构特异性。将15-keto-PGF2α与重组PKM2蛋白孵育后,质谱分析发现15-keto-PGF2α结合到含Cys48的多肽,用分子对接技术确认15-keto-PGF2α结合相应位点,通过定点基因突变技术确认15-keto-PGF2α对PKM2有关的细胞信号传导的影响。3)揭示15-keto-PGF2α调控巨噬细胞的极化和功能而减轻小鼠心肌缺血再灌注损伤的作用机制。发现15-keto-PGF2α促进巨噬细胞从促炎性M1型向抗炎性M2型转化,并且减少心脏梗死面积和炎性细胞浸润。..本课题验证了“花生四烯酸代谢产物15-keto-PGF2α可能通过共价结合丙酮酸激酶PKM2而调控巨噬细胞极化和功能,从而减少心肌缺血再灌注损伤”。有助以PKM2为靶标,以15-keto-PGF2α为先导化合物,开发治疗心肌梗塞疾病的新药。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Pro-resolving lipid mediators as therapeutic leads for cardiovascular diseases
促分解脂质介质作为心血管疾病的治疗先导
  • DOI:
    10.1080/14728222.2019.1599360
  • 发表时间:
    2019-05-04
  • 期刊:
    EXPERT OPINION ON THERAPEUTIC TARGETS
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Cheng, Yuanyuan;Rong, Jianhui
  • 通讯作者:
    Rong, Jianhui
Biodegradable celastrol-loaded albumin nanoparticles ameliorate inflammation and lipid accumulation in diet-induced obese mice
可生物降解的负载白蛋白纳米颗粒的雷公藤红素可改善饮食诱导的肥胖小鼠的炎症和脂质积累。
  • DOI:
    10.1039/d1bm01637g
  • 发表时间:
    2021-12-24
  • 期刊:
    BIOMATERIALS SCIENCE
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Fan, Ni;Zhao, Jia;Rong, Jianhui
  • 通讯作者:
    Rong, Jianhui
A versatile microfluidic paper chip platform based on MIPs for rapid ratiometric sensing of dual fluorescence signals
基于 MIP 的多功能微流控纸芯片平台,用于双荧光信号的快速比例传感
  • DOI:
    10.1016/j.microc.2020.105050
  • 发表时间:
    2020-09-01
  • 期刊:
    MICROCHEMICAL JOURNAL
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Hao, Guoying;Zhang, Zhong;Rong, Jianhui
  • 通讯作者:
    Rong, Jianhui
N-Propargyl Caffeamide Skews Macrophages Towards a Resolving M2-Like Phenotype Against Myocardial Ischemic Injury via Activating Nrf2/HO-1 Pathway and Inhibiting NF-κB Pathway
N-炔丙基咖啡酰胺通过激活 Nrf2/HO-1 通路和抑制 NF-kB 通路,使巨噬细胞偏向于解决 M2 样表型,对抗心肌缺血性损伤。
  • DOI:
    10.1159/000491651
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    CELLULAR PHYSIOLOGY AND BIOCHEMISTRY
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Cheng, Yuanyuan;Yang, Chuanbin;Rong, Jianhui
  • 通讯作者:
    Rong, Jianhui
Covalent inhibition of endoplasmic reticulum chaperone GRP78 disconnects the transduction of ER stress signals to inflammation and lipid accumulation in diet-induced obese mice.
内质网伴侣 GRP78 的共价抑制会断开饮食诱导的肥胖小鼠中内质网应激信号向炎症和脂质积累的转导。
  • DOI:
    10.7554/elife.72182
  • 发表时间:
    2022-02-09
  • 期刊:
    eLife
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Luo D;Fan N;Zhang X;Ngo FY;Zhao J;Zhao W;Huang M;Li D;Wang Y;Rong J
  • 通讯作者:
    Rong J

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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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