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CKAP4促进TGF-beta1蛋白合成并抑制腹主动脉瘤形成的作用及机制研究

批准号:
82070486
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
吕青
依托单位:
学科分类:
主动脉疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
吕青

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
转化生长因子(TGF-beta1)水平下调导致的血管平滑肌细胞(VSMC)去分化和细胞骨架蛋白功能异常是导致主动脉瘤(AAA)的重要原因,但机理尚不清楚。预实验发现细胞骨架关联蛋白4(CKAP4)在AAA组织及去分化的VSMC中表达降低。通过构建Ckap4基因敲除小鼠和动物模型,我们发现Ckap4敲除促进AAA形成及VSMC去分化。进一步研究揭示Ckap4敲除小鼠AAA组织TGF-beta1蛋白水平降低,而RNA水平不变。前期实验结果还发现CKAP4不但与Tgfb1 mRNA结合,还与eIF4A1结合。因此我们提出假说:CKAP4是抑制AAA形成的重要因子,其通过与eIF4A1及Tgfb1 mRNA结合招募形成翻译预起始复合物并促进TGF-beta1蛋白合成,维持VSMC的收缩表型从而抑制AAA形成。本研究首次从细胞骨架调控蛋白合成的角度解释AAA的形成机制,有望为AAA的防治提供新靶点。
英文摘要
The vascular smooth muscle cell (VSMC) dedifferentiation and cytoskeleton malfunction caused by transforming growth factor-beta 1 (TGF-beta1) downregulation are the important factors for abdominal aortic aneurysm (AAA) formation, whereas the underlying mechanism is unclear. Our preliminary data discovered the downregulation of CKAP4 (cytoskeletal associated protein 4) in human AAA tissue and dedifferentiated mouse VSMC. By establishing Ckap4 gene knockout (Ckap4-/-) mouse, we found Ckap4 depletion results in more severe AAA formation and VSMC dedifferentiation. Further study revealed TGF-beta1 protein level, but not RNA level, is significantly downregulated in mouse AAA tissue. Moreover, overexpression of TGF-beta1 could rescue the dedifferentiation phenotype caused by Ckap4 deletion. Using RIP-seq and mass spectrometry, we discovered that CKAP4 can bind with Tgfb1 mRNA and eIF4A1. Together, we hypothesize: CKAP4 is an important repressive protein in AAA formation. On one hand, CKAP4 associates with eIF4A1 and assists translation preinitiation complex recruitment; on the other hand, CKAP4 binds with Tgfb1 mRNA as a noncanonical RNA binding protein. Together, CKAP4 promotes TGF-beta1 protein synthesis, maintains VSMC contractile phenotype, and suppresses AAA formation. In this proposal, we aim to clarify the molecular mechanism of AAA formation via investigating the protein synthesis regulatory function of the cytoskeletal protein, and hopefully provide a new therapeutic target for AAA treatment in the future.
腹主动脉瘤(AAA)是一种致命性疾病,特征为主动脉壁弹性纤维降解和血管平滑肌细胞(VSMCs)丧失导致的主动脉扩张。若不治疗,AAA可能破裂并引发猝死,且目前尚无有效药物延缓其进展。近年研究发现炎症是AAA发展的关键,大多数AAA病例与炎症相关。先天免疫是一种进化保守的生物过程,能够识别外部病原体(PAMPs)或内源性损伤分子(DAMPs),从而触发炎症。模式识别受体(PRRs)在此过程中起关键作用,其中Toll样受体(TLRs)通过感知AAA进展中受损细胞的DAMPs,激活NF-κB和炎症小体通路,驱动先天免疫反应。然而,先天免疫如何响应内源性刺激以参与AAA发病机制尚不明确。CKAP4是一种单次跨膜蛋白,主要在平滑肌细胞丰富的组织中表达。棕榈酰化的CKAP4形成三聚体,定位于粗面内质网(RER)膜,维持其层状结构。去棕榈酰化后,CKAP4从三聚体解离并降解,导致RER结构崩溃,并通过线粒体-内质网接触(MERCS)处的VDAC2激活细胞凋亡。本研究发现,CKAP4是氧化应激的“传感器”。其下调会特异性降低与线粒体共定位的真核延伸因子1A2(EEF1A2)水平,损害VSMCs的线粒体翻译功能。DAMPs(如mtDNA和dsRNA)的积累通过cGAS-STING和MDA5/RIG-I/MAVS通路触发先天免疫反应,从而引发炎症和细胞死亡。通过构建全身CKAP4敲除和组织特异性CKAP4敲除小鼠,使用AngII和弹性酶灌注两种AAA模型,并比较研究了雄性和雌性,我们发现VSMC中CKAP4下调促进了AAA的发病和进展。为验证抑制先天免疫可缓解AAA的假设,我们使用针对先天免疫通路关键组分的抑制剂,其中STING抑制剂C-176表现出显著效果。综上,本研究揭示了CKAP4介导的线粒体-免疫轴在AAA发病机制中的重要作用,并为其治疗提供了潜在靶点。
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