分泌型二硫键异构酶ERp46对血小板整合素αIIbβ3的氧化还原调控
批准号:
82070141
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
周俊松
依托单位:
学科分类:
出血、凝血、纤溶与血栓
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
周俊松
中文摘要
阐明整合素αIIbβ3的调节机制是了解血小板生物学和血栓性疾病的关键。二硫键异构酶(PDI)家族共有20个成员,其主要功能是调控蛋白二硫键的氧化还原。我们和其他学者近来报导ERp57、PDI、ERp72、ERp5和TMX1等成员通过氧化还原调控αIIbβ3,参与血小板活化和血栓形成,但其他成员的作用及调控机制不清楚。我们最近发现ERp46血小板特异性敲除小鼠存在出血倾向,且体内血小板积聚和体外血小板活化均受抑制,提示ERp46促进血小板活化和血栓形成。更重要的是,ERp46还原αIIbβ3的作用比PDI、ERp57、ERp5、ERp72等更早、更强。由此我们首次提出ERp46是调控αIIbβ3的“主开关”学说。本项目中我们将应用基因敲除小鼠模型、iodo-TMT标记巯基以及质谱检测等综合手段,深入研究ERp46对整合素αIIbβ3的氧化还原调控机制,力图为血栓性疾病的治疗提供新的干预靶点。
英文摘要
Elucidating the regulation mechanism of integrin αIIbβ3 is key to understand platelet biology and thrombotic diseases pathogenesis. There are 20 members in the protein disulfide isomerase (PDI) family, whose main function is to regulate the oxidation and reduction of disulfide bonds in proteins. We and others recently reported that some PDI family members such as ERp57, PDI, ERp72, ERp5, and TMX1 regulate αIIbβ3 through redox reaction which is involved in platelet function and thrombosis. However, whether other members are involved and what their regulatory role and mechanism are remain unclear. Recently, our preliminary data showed that the deficiency of ERp46 caused the defective hemostasis, reduced platelet accumulation and impaired platelet activation, suggesting that ERp46 positively regulates platelet activation and thrombosis. More importantly, we found that the reduction of αIIbβ3 by ERp46 occurs earlier and stronger than other members such as PDI, ERp57, ERp5, and ERp72. Therefore, we hypothesize that ERp46 is the "Master Switch" that regulates αIIbβ3. To test this hypothesis, we will use comprehensive strategies such as gene knockout mouse models, iodo-TMT labeling approach, mass spectrometry detection and analysis to conduct in-depth mechanistic research. These results will improve our knowledge of the redox regulation mechanism of ERp46 on integrin αIIbβ3, and will reveal new therapeutic target for anti-thrombotic treatment.
蛋白质二硫键异构酶(PDI)家族在血栓形成中发挥重要作用,但其具体成员的功能及调控机制尚未完全阐明,特别是带有CXYC基序的成员如ERp46,其作用和机制仍缺乏系统研究。本项目聚焦于ERp46在血小板功能与血栓形成中的作用及其分子机制,旨在揭示ERp46是否通过氧化还原调控整合素αIIbβ3的活化,并探索其结合机制及靶向半胱氨酸的具体氧化还原调控机制。研究表明,ERp46在凝血酶刺激下其在血小板表面的表达显著增加;抗ERp46抗体显著抑制血小板聚集、ATP释放和αIIbβ3活化,而活性ERp46蛋白则促进上述功能,失活的ERp46则抑制这些功能。ERp46敲除小鼠表现出延长的尾部出血时间和血栓形成模型中血小板积累减少的现象,这些缺陷可通过注入野生型ERp46完全恢复。通过免疫共沉淀、流式细胞术和表面等离子体共振(SPR)技术验证ERp46与αIIbβ3之间的直接结合。研究还利用不同PDI家族成员重组蛋白,证明ERp46对αIIbβ3的调控具有特异性,并通过免疫共沉淀和质谱分析确认αIIbβ3是ERp46的氧化还原调控底物,且ERp46靶向还原β3亚基中的Cys473-Cys503二硫键,显著减少β3亚基中的二硫键并生成巯基。通过流式细胞术检测ERp46调控αIIbβ3活化的功能,并结合iodo-TMT标记和质谱分析明确了ERp46调控αIIbβ3的靶向半胱氨酸及巯基比例变化。此外,通过活性位点突变蛋白和野生型蛋白的对比研究,发现ERp46各活性位点对血小板活化及血栓形成具有显著影响,并通过流式细胞术和SPR技术检测其结合亲和力的差异,进一步验证了ERp46活性位点的突变不影响其与αIIbβ3的结合。本研究首次系统揭示了ERp46通过靶向整合素αIIbβ3的二硫键,在血小板活化及血栓形成中发挥的关键作用,明确了其结合机制、靶向位点及氧化还原调控功能,为开发基于ERp46调控的抗血栓治疗策略提供了新理论和实验依据,同时为PDI家族其他成员的研究提供了参考。研究结果扩展了对血小板功能和血栓形成分子机制的理解,为血栓相关疾病的诊断和精准治疗提供了新思路和潜在应用价值。
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