课题基金 / 基金详情

CYP51A1调控ERS-UPR信号通路维持晶状体内蛋白质稳态的分子机制

批准号:
82070939
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
姚克
依托单位:
学科分类:
晶状体与白内障
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
姚克

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
白内障是全球首位致盲眼病。研究组发现羊毛甾醇14α-去甲基化酶(CYP51A1)作为白内障致病基因,错义突变CYP51A1-R277C导致先天性白内障,但分子机理未有报道。CYP51A1能够调控其底物羊毛甾醇代谢水平,羊毛甾醇可有效逆转晶状体内蛋白质异常聚集。亚细胞定位显示CYP51A1在内质网富集,内质网应激-未折叠蛋白应答(ERS-UPR)是维持机体内蛋白质稳态的关键调控因子。我们推测:CYP51A1调控ERS-UPR信号通路维持晶状体内蛋白质稳态。晶状体内蛋白质稳态调控机制是阐述白内障致病机理的关键科学问题。本项目拟构建CYP51A1遗传突变模型,证实CYP51A1为白内障致病基因。进一步结合临床样本,探究CYP51A1协同调控ERS-UPR信号通路维持晶状体内蛋白质稳态的代谢网络,系统阐述CYP51A1在晶状体内生理功能及其导致白内障的分子机理,为白内障防治药物研发奠定理论基础。
英文摘要
Cataract is one of the most common visual impairment disease worldwide, especially in developing countries. Presently, the only available therapeutic approach for cataracts is surgical treatment. Our research group has been working on the pathogenesis and prevention strategies of cataract for decades. We have identified CYP51A1 (Cytochrome P450-14DM) is a cataract-causal gene in previous studies. The missense mutation CYP51A1-R277C causes congenital cataract, however the molecular mechanism has not been reported. The substrate of CYP51A1, lanosterol, plays a key role in the prevention of protein aggregation in the lens. We also found that CYP51A1 was enriched in the endoplasmic reticulum, and the endoplasmic reticulum stress-unfolded protein response (ERS-UPR) is a key regulator of cellular protein homeostasis. So, we propose a hypothesis that CYP51A1 might maintain protein homeostasis in the lens by co-regulating the ERS-UPR signaling pathway. How do lens cells maintain normal metabolism and protein homeostasis to keep the transparency of ocular lens? It is an important question to elaborate the pathogenesis of cataract. Research objective of our project is to construct systematic CYP51A1 mutation models and confirm that CYP51A1 is a cataract-causing gene. We will also make full use of clinical cataract samples and cataract models caused by CYP51A1 mutation, from the protein, cellular and animal model levels, to explore the metabolic network that CYP51A1 maintains protein homeostasis in the lens by co-regulating the ERS-UPR signal pathway, to explain the physiological function of CYP51A1 in the lens and the molecular mechanism leading to cataracts. Our project might provide new strategies for the precise prevention and treatment of cataracts.
白内障,全球首位致盲性眼病,严重影响患者生活质量。本项目前期研究发现胆固醇合成代谢相关的基因CYP51A1是先天性白内障的致病基因,其酶活产物羊毛甾醇具有防治白内障的潜力,项目继续探究遗传和环境交互作用下,胆固醇合成代谢通路调控晶状体稳态的分子机理及与白内障病理改变的关联性,为白内障的诊断和治疗提供新的药物靶点和策略。项目成功构建了胆固醇缺陷晶状体上皮细胞模型和疾病小鼠模型,以晶状体上皮细胞,iPSCs 诱导分化的再生晶体、疾病动物模型及患者来源的晶状体等从细胞到器官多层次系统作为研究材料,通过多组学分析揭示了胆固醇基因缺陷通过影响内质网应激、多种氨基酸代谢以及脂肪的合成和降解过程破坏晶状体发育和蛋白质稳态的机制。同时,建立了多种以白内障为靶点的药物验证评估体系和白内障防治药物筛选库来发掘白内障防治的新药物。我们诠释了胆固醇合成代谢调控蛋白质稳态的分子机制,鉴定出胆固醇合成代谢参与晶状体蛋白质稳态调控的代谢网络和关键结构因子,并建立了白内障临床药物验证模型和白内障防治药物筛选库,发现甘油作为潜在治疗白内障的新药物,为白内障的预防和治疗提供新的思路。项目经费使用合理,成果共发表学术论文15篇,培养研究生5名。
基于空间转录单细胞测序技术探索bFGF时空调控晶状体原位再生的分子机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    姚克
  • 依托单位:
利用iPSCs来源的人晶状体蛋白基因组学探索先天性白内障新基因的定位及病理机制
  • 批准号:
    81870641
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    姚克
  • 依托单位:
先天性白内障病人特异性iPSCs及其晶状体小体模型的构建和发病机制研究
  • 批准号:
    81570822
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    姚克
  • 依托单位:
先天性白内障相关的βB2晶状体蛋白突变对其结构、稳定性及蛋白相互作用的影响
  • 批准号:
    81371001
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    姚克
  • 依托单位:
国内基金
海外基金