六磷酸肌醇激酶-1(IP6K1)调控Na-K-ATPase alpha 1的分子机制及其在心肌肥厚中作用的研究
结题报告
批准号:
81870232
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
付成来
依托单位:
学科分类:
H0202.心肌损伤、修复、重构和再生
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘奔、姚柳、张成虎、叶晨吉、付琳、崔珍
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中文摘要
六磷酸肌醇激酶-1(IP6K1)及其主要产物5-IP7调控复杂多样的细胞生物学功能。我们发现IP6K1在细胞膜中高表达。敲除IP6K1显著增加细胞膜上钠钾泵(ATP1A1)的蛋白水平。此外,敲除IP6K1引起小鼠心肌肥厚。肾小管上皮细胞高表达ATP1A1是导致水钠潴留、心脏超负荷并最终引起心肌肥厚的重要原因。我们将研究:IP6K1调控ATP1A1的分子机制;验证IP6K1通过调控肾小管上皮细胞中ATP1A1的表达量来影响血压和心脏功能。此外,我们将继续研究IP6K1在心肌细胞的功能和分子机制。本课题将首次在动物、细胞及分子水平上发现IP6K1调控ATP1A1的分子机制以及首次发现IP6K1在心肌肥厚中的作用及机制,这些发现将为理解心肌肥厚的发病机制和对其治疗提供新的干预靶点。
英文摘要
Inositol hexakisphosphate kinase-1 (IP6K1) generates 5-diphosphoinositol pentakisphosphate (5-IP7), which is a small molecule with high energy. IP6K1 and its product 5-IP7 mediate diverse biological functions. IP6K1 and 5-IP7 may be novel targets for therapeutic purpose. We found IP6K1 is highly expressed in plasma membrane. Knocking out IPK61 substantially increases the amount of sodium-potassium ATPase alpha-1 (ATP1A1) in the cell membrane. We also found the IP6K1 knockout mice develop cardiac hypertrophy. A higher level of ATP1A1 in renal tubule cells is associated with increased amount of sodium reabsorption and blood volume, which causes extra burden of heart, thus induces cardiac hypertrophy. We propose that: knockdown IP6K1 might induce hypertension and cause cardiac hypertrophy by regulating ATP1A1 in renal tubule cells. We will study: the mechanism by which IP6K1 regulates ATP1A1; and its role in blood sodium concentration and blood pressure. We also will study the function of IP6K1 in cardiomyocytes. We will identify protein(s) that interact with IP6K1 in cardiomyocytes; and investigate whether IP6K1 regulates the structure and function of cardiomyocytes by interacting with that specific protein(s) as well as the mechanism. This study for the first time discovers the mechanism by which IP6K1 regulates ATP1A1 and for the first time demonstrates that IPK61 regulates cardiac function and may provide a novel therapeutic target.
六磷酸肌醇激酶-1(IP6K1)及其主要产物5-InsP7调控复杂多样的细胞生物学功能,例如:糖脂代谢,胰岛素分泌和细胞凋亡等。敲除IP6K1或者抑制5-InsP7的生物合成可以有效减缓高脂饮食引起的肥胖和胰岛素抵抗,此外,抑制5-InsP7还可以有效减轻心肌缺血再灌注损伤。因此:IP6K1及其产物5-InsP7是治疗心血管疾病的潜在药物靶点。钠钾泵(Na/K-ATPase)是细胞膜上表达最丰富的蛋白质之一,在维持细胞体积、信号转导和营养物质的二次转运过程中起着关键的作用。钠钾泵也是心衰治疗药物洋地黄类的作用靶点。科研人员一直在寻找钠钾泵的内源性调控分子,然而尚未有所突破。我们的研究发现IP6K1在细胞膜中高表达。敲除IP6K1显著增加细胞膜上钠钾泵的蛋白水平。我们的研究发现IP6K1通过其产物5-InsP7促进钠钾泵的内吞转运和降解。敲除IP6K1阻断了钠钾泵与PI3K P85α以及AP2的结合。与之相应的是内吞囊泡中的钠钾泵蛋白水平在IP6K1 KO细胞中也显著降低。代表钠钾泵降解信号的钠钾泵泛素化水平在敲除IP6K1之后显著降低。另外,我们通过活细胞成像实验观察到5-InsP7作用到细胞后,其细胞膜上的钠钾泵蛋白水平呈现动态下降。在分子机制上,我们研究发现5-InsP7通过结合PI3Kp85α的RhoGAP结构域来促进PI3Kp85α和钠钾泵之间的结合,从而介导钠钾泵的内吞转运。RhoGAP结构域可能抑制PI3Kp85α与钠钾泵之间的相互作用。5-InsP7结合RhoGAP结构域后引起PI3K p85α蛋白质构象改变,从而解除了这种抑制作用。综上所述,我们的研究发现了5-InsP7作为内源性抑制剂促进钠钾泵降解的细胞生物学功能和相关分子机制。在包括癌症、糖尿病和心力衰竭等多种疾病中存在钠钾泵的异常。以钠钾泵为靶点的药物在治疗心血管疾病和癌症等疾病中显示出一定的治疗效果。因此,5-InsP7也可能成为治疗上述疾病的分子(靶点)。
期刊论文列表
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DOI:--
发表时间:2022
期刊:生理科学进展
影响因子:--
作者:程维维;陈媛媛;付成来
通讯作者:付成来
The inositol pyrophosphate 5-InsP(7) drives sodium-potassium pump degradation by relieving an autoinhibitory domain of PI3K p85α.
肌醇焦磷酸 5-InsP7 通过缓解 PI3K p85α 的自抑制域来驱动钠钾泵降解
DOI:10.1126/sciadv.abb8542
发表时间:2020-10
期刊:Science advances
影响因子:13.6
作者:Chin AC;Gao Z;Riley AM;Furkert D;Wittwer C;Dutta A;Rojas T;Semenza ER;Felder RA;Pluznick JL;Jessen HJ;Fiedler D;Potter BVL;Snyder SH;Fu C
通讯作者:Fu C
IP6K1调控脂联素的分子机制及其在心肌缺血再灌注损伤过程中作用的研究
  • 批准号:
    82070259
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    付成来
  • 依托单位:
国内基金
海外基金