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苦物质及其受体T2R介导呼吸道平滑肌松弛的机制研究

批准号:
32071121
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
朱敏生
依托单位:
学科分类:
呼吸与消化生理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
朱敏生

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
除感知味觉外,苦味受体(T2R)信号系统可高效松弛呼吸道平滑肌(ASM),可能是新一代哮喘类等药物的靶点,但其信号通路还不清楚。前期研究发现:苦物质虽引起ASM低钙释放,但可高效阻止乙酰胆碱(ACh)刺激ASM收缩时的高钙释放,首先发现苦物质是通过封闭钙信号完成舒张效应的;T2R偶联小G蛋白Gαt(由Gnats编码)是介导钙信号封闭的必需分子,提示T2R/AChR两个信号系统间的相互作用是苦物质松弛效应的关键机制。通过比较Gαt与Gq 的结构特征,我们提出苦物质的松弛机制可能是:T2R激活后,释放出Gαt与AChR进行跨受体偶联,通过竞争抑制Gq与AChR的偶联循环、阻止PLCβ/IP3介导的高钙释放,完成收缩“刹车”。为证实该观点,我们将利用Gnats多基因敲除小鼠、通过生理、生化学等方法系统阐明T2R/AChR信号间的相互作用及其调节途径,提出一个苦物质松弛平滑肌的新机制。
英文摘要
In addition to sense taste, bitter taste receptor T2R signal cascade can mediate an efficient relaxation of airway smooth muscle (ASM), which is considered as a critical target of new generation drugs for asthma and the related. However, the regulatory signal scenario for the relaxation has been unclear. Our preliminary observations show that bitter substances can block robust calcium release induced by acetylcholine although it induces a slight calcium release itself. This indicates that the relaxation mediated by bitter substances is accomplished through targeting on calcium release. Moreover, Gαt, a family of small GTPases coupled with T2R that is coded by Gnats genes, is required for blocking calcium release and relaxing ASM, indicating an interplay between T2R and AChR signal cascades that serves as the principle mechanism of the relaxation effect. Together with the structural comparison of Gαt and Gq proteins, we propose a relaxation mechanism of bitter substances stating as: upon activation of T2R by bitter substances, Gαt is uncoupled and the released Gαt cross-binds with AChR thereby competitively inhibiting Gq cycle coupling with AChR. As a consequence, PLCβ/IP3-mediated calcium release necessary for contraction is blocked, and results in contraction braking. To test this proposal, we plan to use Gnats multiple gene KO mice and various physiological and biochemical analysis to uncover the interplay of T2R and AChR signaling cascades and reveal a regulatory scenario of bitter substance-mediated ASM relaxation, which would be critical for new drug development of asthma and its related diseases.
自然界中存在大量苦味物质,人类口腔中表达了二十多种不同的苦受体(Tas2R)用来感知这类物质,苦受体在体内的多种组织中都有异位表达,且人们发现呼吸道也能表达苦受体。当苦物质作用于气道平滑肌上的苦受体时可导致气道平滑肌的舒张,这一效应有可能帮助开发哮喘及慢性阻塞性肺病(COPD)新药。长期以来,苦受体松弛气道平滑肌的机制及其下游信号一直不太清楚。本课题旨在揭示苦物质松弛平滑肌的机制。我们发现苦味物质能抑制ACh诱导的胞内钙及肌球蛋白轻链磷酸化,但本身并不引起肌球蛋白轻链磷酸化和平滑肌收缩。 研究发现苦物质激活苦味受体(Tas2R)后,其偶联G蛋白Gαt 从Tas2R-Gαt/Gβγ 复合体中解离,释放出的Gαt能与乙酰胆碱受体(AChR)有直接的结合,竞争性抑制AChR的偶联G蛋白Gq 的功能,阻止AChR信号诱导的钙信号,并引起平滑肌松弛。据此,本项目提出了苦物质松弛平滑肌的“刹车”机制。由于Gq与多种GPCR偶联,在体内参与着多种生理活动的调控,因此Gαt 对 Gq 的阻断效应具有同时作用于多条信号通路的可能性,为苦物质的功能多效性提供了分子基础。根据该发现,本项目还研发了一种新型苦物质,苦丁皂苷,并将其开发成COPD治疗药物,目前正在临床试验。
顽固性功能性便秘致病菌Shigella sp PIB溯源和分子流行病学研究
  • 批准号:
    82250003
  • 项目类别:
    专项项目 国家自然科学基金外国青年学者研究基金
  • 资助金额:
    300.00万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    朱敏生
  • 依托单位:
非激活肌卫星细胞的体外扩增及其在肌肉衰老防治中的可能性应用
  • 批准号:
    91849107
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    朱敏生
  • 依托单位:
DNM2基因内miRNA在中央核肌病病变中的作用及其机制研究
  • 批准号:
    31671548
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    朱敏生
  • 依托单位:
平滑肌收缩高反应性的形成及其分子基础
  • 批准号:
    31330034
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    305.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    朱敏生
  • 依托单位:
国内基金
海外基金