兰尼碱受体新型穿膜肽配体calcin家族的结构-功能关系及其对儿茶酚氨多形性室性心动过速的拮抗效应

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81770329
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0204.心电活动异常与心律失常
  • 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

Calcin is a set of globular cell-penetrating peptide ligands of ryanodine receptors (RyRs) with high affinity and exquisite selectivity. The defining characteristic of calcins is their capacity to stabilize RyR openings in a long-lasting subconducting state. They show a wide range of activities from 0.3 nM to 375 nM, therefore displaying a great potential to treat RyR-related diseases. Previously, we have provided a comprehensive analysis of the structure–function relationships of the nine known calcins, based on their primary sequence, three-dimensional modeling, and functional effects on skeletal RyRs. Using the RyR2-R4496C CPVT mouse model, we further confirmed the inhibition of Imperacalcin (the 1st calcin) on spontaneous Ca2+ releases by partial depletion of Ca2+ from sarcoplasmic reticulum in molecular and cellular levels. In intact mice, our investigations showed that Imperacalcin significantly antagonized the moderate symptoms of CPVT like premature ventricular contraction and discontinuous bidirectional ventricular tachycardia, but not the serious symptoms continuous bidirectional/polymorphic ventricular tachycardia. In this study, our first aim is to dissect the pivotal amino acids, functional important amino acids, non-pivotal amino acids, as well as the motif distribution that determine RyR pharmacology and thus to analyze the structure-function relationships, and the interaction of calcin-RyRs using a serious of manually synthesized calcin mutants. Then, we will design and optimize the calcins from primiary sequence and spatial structure, which will be further selected to optimize their capacity to antagonize the bidirectional/polymorphic tachyarrhythmias using the RyR2-R4496C mutant mice from the molecular, cellular and intact mice levels, therefore, to develop a novel paradigm for the treatment of calcium-dependent arrhythmias like CPVT, results may also be applied to other cardiomyopathies where controlled unloading of SR Ca2+ may be desirable.
calcin是一组特异性激活兰尼碱受体(RyRs)的高亲和力蝎毒素穿膜多肽配体,活性0.3~375 nM,具有很好的应用于RyRs相关疾病的潜力。我们在前期研究8种天然calcin结构功能特性的基础上,从分子、细胞与整体动物三层面证实了代表性Imperacalcin具有主动释放并部分耗竭肌浆网Ca2+,抑制心肌细胞自发性Ca2+释放,拮抗以RyR2-R4496C突变小鼠为模型的CPVT室性期前收缩、非连续性双向室速等轻、中度症状的效应,但对连续性双向/多形性室速等严重症状的作用则相对有限。因此,本课题我们拟人工获取系列突变calcin,通过活性检测与生物信息学分析明确关键氨基酸、影响功能的重要氨基酸、非关键氨基酸以及模体片段信息等阐述其结构功能关系的同时对calcin进行人工优化,验证并提升其对CPVT的拮抗效应,期望筛选出活性更强、更具治疗CPVT等Ca2+紊乱性心律失常潜力的先导多肽。

结项摘要

心血管疾病是我国居民疾病死亡的首要原因,而Ca2+紊乱性心律失常是最常见的难治性心血管疾病之一。蝎毒素Calcin多肽具有通过作用于心肌细胞RyRs部分释放肌浆网Ca2+达到拮抗Ca2+紊乱性心律失常的潜力。围绕Calcin项目组开展了系列工作:(1)先后采集国内外20个不同地区的蝎子样品开展转录组测序工作,筛选到12条全新的天然Calcin序列,并进行了结构功能预测分析。(2)同步构建了重组表达和化学合成的Calcin人工获取方法,并最终选择化学合成的方法开展了Calcin的线性肽、折叠肽以及突变肽的合成与鉴定工作,并检测了Calcin的生物活性。(3)根据Calcin的特征性模体序列,先后合成了8条Calcin部分肽段,探究了Calcin部分肽段的穿膜特性,发现其中有2条多肽FITC-OpiCa1 17-33和FITC-OpiCa1 23-33与经典的TAT穿膜肽相当甚至更佳的穿膜效果,有望成为基于蝎毒素Calcin的新型穿膜多肽而进行广泛的应用研究。(4)项目组开展了PLGA-Tetracaine-Calcin复合纳米颗粒的系列合成与表征工作,该工作为进一步提升Calcin对RyRs相关的Ca2+紊乱性心律失常的拮抗效力提供了新的方向。在项目执行期间先后发表SCI论文11篇,其中第1或通讯(共同)作者10篇;发表中文综述1篇;授权国家发明专利1项,实用新型专利1项。培养博士研究生1名,硕士研究生3名。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
An integrated transcriptomic and proteomic analysis reveals toxin arsenal of a novel Antarctic jellyfish Cyanea sp.
综合转录组和蛋白质组分析揭示了一种新型南极水母 Cyanea sp 的毒素库。
  • DOI:
    10.1016/j.jprot.2019.103483
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    Journal of Proteomics
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Liang Hongyu;Jiang Guixian;Wang Tengjiao;Zhang Jie;Liu Wenwen;Xu Zheng;Zhang Jing;Xiao Liang
  • 通讯作者:
    Xiao Liang
Comparative proteomic analysis of Aurelia coerulea for its locomotion system molecular structure-function inference
Aurelia coerulea 运动系统分子结构-功能推断的比较蛋白质组学分析
  • DOI:
    10.1016/j.jprot.2019.103509
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Proteomics
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Ge Mengxiao;Liu Wenwen;Ma Chaoqun;Yan Zhenpeng;Liang Hongyu;Xu Zheng;Mariottini Gian Luigi;Zhang Jing;Zhao Xianxian;Yang Yi;Xiao Liang
  • 通讯作者:
    Xiao Liang
Stress-Induced Mucus Secretion and Its Composition by a Combination of Proteomics and Metabolomics of the Jellyfish Aurelia coerulea.
结合蛋白质组学和代谢组学研究水母的应激诱导粘液分泌及其成分。
  • DOI:
    10.3390/md16090341
  • 发表时间:
    2018-09-18
  • 期刊:
    Marine drugs
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Liu W;Mo F;Jiang G;Liang H;Ma C;Li T;Zhang L;Xiong L;Mariottini GL;Zhang J;Xiao L
  • 通讯作者:
    Xiao L
水母皮炎的中西医治疗
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    海军医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘文文;苏雯静;姜贵先;梁洪昱;张晶;肖良
  • 通讯作者:
    肖良
De novo transcriptomic analysis of the venomous glands from the scorpion Heterometrus spinifer revealed unique and extremely high diversity of the venom peptides
对蝎子 Heterometrus spinifer 毒腺的从头转录组分析揭示了毒液肽的独特且极高的多样性
  • DOI:
    10.1016/j.toxicon.2017.12.051
  • 发表时间:
    2018-03-01
  • 期刊:
    TOXICON
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Deng, Yuchen;Gu, Jiawei;Xiao, Liang
  • 通讯作者:
    Xiao, Liang

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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    任文秀
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    杨毕敬;肖良;王效;汪靖;徐子昂;葛鑫;徐宏光
  • 通讯作者:
    徐宏光

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水母毒素β1受体新型肽类配体分子的获取、鉴定及其对β1受体-cAMP-PKA信号通路的激活效应
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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

        graph TD
          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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