神经细胞内蛋白质量控制系统对锰诱导α-Synuclein蛋白寡聚化的影响及其分子机制研究
批准号:
81773377
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
徐斌
依托单位:
学科分类:
H3001.环境卫生
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
靳翠红、刘巍、巫生文、胡玉鑫、陆春伟、王璨、闫冬莹、马卓、刘畅
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中文摘要
锰(Mn)既是环境中比较常见的重金属污染物,又是帕金森病的环境致病因素之一。在锰诱导α-突触核蛋白(α-Syn)寡聚化过程中,神经细胞内的蛋白质量控制系统发挥了重要作用,但具体机制尚不清楚。本项目拟在申请人既往研究的基础上,进一步提出推断:锰诱导α-Syn蛋白过表达的早期,在未折叠蛋白反应和相关分子伴侣信号的作用下,泛素-蛋白酶体系统和自噬-溶酶体途径对异常α-Syn蛋白进行清除,以达到保护的作用;在锰的长期作用下,蛋白酶体活性被抑制;锰诱导的亚硝基化作用和α-Syn通过结合高迁移率族蛋白1(HMGB1)干扰自噬对异常蛋白的清除,导致α-Syn蛋白寡聚体出现。本项目将活细胞成像与双分子荧光互补(BiFC)技术相结合,通过对蛋白质量控制系统相关的蛋白分子及其相互作用的研究,揭示蛋白质量控制系统对锰诱导α-Syn蛋白寡聚化过程的调控作用,为锰神经毒作用机理的研究和治疗靶点提供科学的理论依据。
英文摘要
Manganese (Mn) is one of the common heavy metal pollutants in the environment and one of the environmental pathogenic factors of Parkinson's disease. The protein quality control system plays an important role in Mn-induced oligomerization of α-Synuclein (α-Syn) protein. But, the specific mechanisms are not clear. This project aims to, based on our previous research, further put forward inference: In the early stage of Mn-induced α-Syn protein overexpression, ubiquitin-proteasome system and autophagic-lysosomal pathway were activated by the action of unfolded protein response and related molecular chaperones in order to eliminating the abnormal α-Syn protein in the nerve cells; Under the action of Mn for a long time, the proteasome activity was inhibited; In addition, Mn-induced S-nitrosylation and the combination of the α-Syn protein and HMGB1 protein disturbed the ability of autophagy to the removal of abnormal proteins resulting in the emergence of α-Syn protein oligomers. Through the study of proteins associated with protein quality control systems and their interactions using live cell imaging and bimolecular fluorescence complementation technologies, this project will reveal that the protein quality control system play an important role in Mn-induced oligomerization of α-Syn protein. This project will provide a scientific theoretical basis for the mechanism study and therapeutic targets of Mn neurotoxicity.
锰是环境中比较常见的重金属污染物。锰可以在脑中蓄积产生神经毒性。我们课题组前期研究发现,锰可以诱导神经细胞中的a-突触核蛋白(α-Synuclein, α-Syn)寡聚化参与其神经毒性作用。在锰诱导α-Syn蛋白寡聚化过程中,自噬信号分子的变化规律及其调控机制,以便找到防止α-Syn蛋白寡聚化的治疗靶点,显得尤为重要。该课题分别以野生型小鼠和α-Syn基因敲除小鼠,原代培养神经元和SH-SY5Y细胞系为研究对象,围绕锰诱导α-Syn蛋白寡聚化过程展开研究,揭示异常蛋白出现早期内质网应激信号对自噬的活化以及锰诱导的亚硝基化和α-Syn蛋白寡聚体对神经细胞自噬的影响及其分子机制。动物体内实验发现,自噬活化可以缓解锰诱导的α-Syn寡聚化;α-Syn在缓解锰诱导的自噬过度活化和神经毒性过程中的起到了重要作用。另外,我们也通过细胞体外实验证实,锰暴露早期PERK和IRE1α信号通路激活保护性自噬减少细胞凋亡;锰可以诱发iNOS活化导致神经细胞内产生大量NO,导致自噬相关蛋白亚硝基化,干扰自噬的活化;同时,锰诱导α-Syn蛋白过表达干扰HMGB1 介导的自噬启动。我们也利用1400W,自噬调节剂和Cory B等干预药物和RNA干扰技术手段对上述结论进行了验证。因此,本课题得出以下结论:在锰诱导α-Syn蛋白过表达的早期,PERK和IRE1α信号通路活化自噬途径,对异常α-Syn蛋白进行清除;随着锰作用时间的延长,其诱导的亚硝基化作用和α-Syn蛋白通过结合HMGB1蛋白,而干扰自噬对异常蛋白的清除,导致α-Syn蛋白寡聚体出现。此研究不仅为预防和治疗锰中毒及其他神经退行性疾病提供一定的实验和理论依据,而且在加强锰中毒防治和保护锰接触者健康方面有重要的现实意义。
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Mn-Induced Neurocytes Injury and Autophagy Dysfunction in Alpha-Synuclein Wild-Type and Knock-Out Mice: Highlighting the Role of Alpha-Synuclein
α-突触核蛋白野生型和基因敲除小鼠中锰诱导的神经细胞损伤和自噬功能障碍:强调α-突触核蛋白的作用
DOI:10.1007/s12640-019-00016-y
发表时间:2019-02
期刊:Neurotoxicity Research
影响因子:3.7
作者:Yan Dong Ying;Liu Chang;Tan Xuan;Ma Zhuo;Wang Can;Deng Yu;Liu Wei;Xu Zhao Fa;Xu Bin
通讯作者:Xu Bin
Effect of the cross-talk between autophagy and endoplasmic reticulum stress on Mn-induced alpha-synuclein oligomerization
自噬和内质网应激之间的串扰对锰诱导的α-突触核蛋白寡聚化的影响
DOI:10.1002/tox.22518
发表时间:2018-03-01
期刊:ENVIRONMENTAL TOXICOLOGY
影响因子:4.5
作者:Liu, Chang;Yan, Dong-Ying;Xu, Bin
通讯作者:Xu, Bin
Resveratrol reduces DRP1-mediated mitochondrial dysfunction via the SIRT1-PGC1α signaling pathway in manganese-induced nerve damage in mice
白藜芦醇通过 SIRT1-PGC1α 信号通路减少锰诱导的小鼠神经损伤中 DRP1 介导的线粒体功能障碍。
DOI:10.1002/tox.23397
发表时间:2021-11-05
期刊:ENVIRONMENTAL TOXICOLOGY
影响因子:4.5
作者:Lei, Meng-Yu;Cong, Lin;Xu, Bin
通讯作者:Xu, Bin
Protective effects of trehalose against Mn-induced α-synuclein oligomerization in mice: Involvement of oxidative stress and autophagy.
海藻糖对小鼠中锰诱导的α-突触核蛋白寡聚化的保护作用:氧化应激和自噬的参与。
DOI:10.1002/tox.22842
发表时间:2020
期刊:Environmental Toxicology
影响因子:4.5
作者:Jing Meng-Jiao;Liu Kuan;Liu Chang;Yan Dong-Ying;Ma Zhuo;Wang Can;Deng Yu;Liu Wei;Xu Bin
通讯作者:Xu Bin
The role S-nitrosylation in manganese-induced autophagy dysregulation in SH-SY5Y cells
S-亚硝基化在锰诱导的 SH-SY5Y 细胞自噬失调中的作用
DOI:10.1002/tox.22457
发表时间:2017-12-01
期刊:ENVIRONMENTAL TOXICOLOGY
影响因子:4.5
作者:Ma, Zhuo;Wang, Can;Xu, Bin
通讯作者:Xu, Bin
Alpha-synuclein与Rab3a蛋白的相互作用及其对锰干扰氨基酸类神经递质释放的影响
- 批准号:81372942
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:70.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:徐斌
- 依托单位:
α-synuclein可溶性寡聚体在锰致神经细胞损伤中的作用及其形成机制
- 批准号:81102098
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:22.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:徐斌
- 依托单位:
国内基金
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