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远端上游元件结合蛋白FBP1调控线粒体应激反应的机制研究

批准号:
32200624
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
20.0 万元
负责人:
张茜
学科分类:
细胞代谢、应激及稳态调控
结题年份:
2024
批准年份:
2022
项目状态:
已结题
项目参与者:
张茜

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
线粒体损伤信号可以通过线粒体与细胞核之间的信号交流,重塑染色质结构,诱导线粒体未折叠蛋白反应(UPRmt),促进修复线粒体损伤,维持细胞稳态平衡。目前,虽然模式动物秀丽线虫中已经有了丰富的研究,但是已发现的调控因子保守性有限,因此高等动物中关于UPRmt的调控机制和相应的生理功能还知之甚少。申请人基于前期研究基础进行遗传筛选,发现远端上游元件结合蛋白FBP1参与UPRmt调控。fbp-2的突变显著抑制线粒体损伤情况下UPRmt的诱导,也抑制线粒体损伤诱导的染色质结构重塑和寿命延长。FBP1是一个结合远端上游元件的转录调控因子,并且在不同物种之间是高度保守的。本项目将聚焦FBP1,结合遗传、生化和细胞生物学的方法,探索FBP1参与调控UPRmt的分子机制,并进一步探索其在哺乳动物细胞中调控线粒体应激的保守性。该研究可以扩展我们对UPRmt转录调控分子机制的理解以及在哺乳动物中生理作用的认识。
英文摘要
Mitochondrial unfolded protein response (UPRmt), which is induced by mitochondrial damage and aiming to relieve proteotoxic stress specifically in mitochondria, is essential for maintaining the normal physiological functions of cells. A number of components and mechanisms of UPRmt regulation has been identified in Caenorhabditis elegans (C.elegans), but the molecular mechanism in mammals and the physiological processes involved in UPRmt regulation remain elusive. From an EMS genetic screen in C.elegans, fbp-2 that encodes a far upstream element binding protein strongly suppressed the UPRmt. We further identified fbp-2 is also involved in regulating chromatin remodeling and longevity during UPRmt. This proposal plans to base on our extensive previous works, combining genetic, biochemical and cellular approaches, aims to explore the specific mechanisms of how fbp-2 is involved in the regulation of UPRmt in C.elegans, and then further explore the conserved functions of UPRmt in cells. This research will extend the understanding of UPRmt mechanisms and the physiological roles of UPRmt in mammals.
线粒体功能障碍是衰老及相关疾病的重要诱因,但早期适度损伤可激活保护性应激反应。本研究聚焦线粒体未折叠蛋白反应(Unfolded protein response of mitochondria, UPRmt)的调控机制及其在物种间的保守性,发现远端上游元件结合蛋白FUBL-3/FUBP1在维持线粒体稳态中起关键作用。实验室前期研究发现神经细胞过表达Wnt配体EGL-20,可以诱导肠道细胞的UPRmt,表现为参与调控UPRmt的关键转录因子DVE-1::GFP 的核定位增加。基于此模型,本研究通过EMS诱变筛选获得抑制UPRmt的突变体fubl-3(yth65)。该基因编码的FUBL-3蛋白是哺乳动物FUBP1的同源物,在进化中高度保守。本研究发现,FUBL-3对于线粒体应激诱导的染色质重塑和组蛋白去乙酰化酶复合物 (NuRD) 组分lin-40的进核是必需的。组织特异性实验表明,FUBL-3通过肠道组织调控UPRmt,其功能依赖于核定位信号和KH结构域的单链核酸结合元件。过表达FUBL-3不仅能直接激活UPRmt,还可延长线虫寿命约40%,且肠道特异性过表达足以产生延寿效果。FUBL-3过表达所诱导的长寿完全依赖于NuRD组分lin-40以及DVE-1。进一步的机制研究发现,在线粒体应激条件下,FUBL-3蛋白水平显著升高并在肠道核内聚集。值得注意的是,哺乳动物细胞实验亦证实FUBP1参与UPRmt调控,多种线粒体应激药物均能上调其表达水平。本研究首次揭示了FUBL-3/FUBP1在线粒体应激信号传导中的保守作用,拓宽了我们对线粒体稳态调控的理解,并在哺乳动物中的保守性验证为衰老干预提供了新靶点。
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