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基于单细胞测序研究特异神经细胞亚群中ATG4B的亚硝基化修饰及其在衰老中的作用

批准号:
31900886
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
李亚子
依托单位:
学科分类:
细胞感应与环境生物物理
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
衰老相关的认知功能障碍严重降低老年人的生活质量,研究其发病机制和开发有效的治疗方法意义重大。NO的产生和自噬缺陷是脑衰老的两个重要致病因素,但之前在群体细胞水平开展的抗氧化治疗策略没有取得理想的效果。单细胞RNA测序表明不同的神经细胞亚群在衰老过程中可能表现出不同的功能状态,即NO和自噬水平的变化可能只发生在特异的亚群中,因此鉴定该特异神经细胞亚群是提供更有效的治疗策略的基础。我们的前期研究发现衰老过程中ATG4B的亚硝基化修饰水平增加,进而可以降低神经细胞中的自噬水平。基于此,本项目将利用小鼠自然衰老模型,采用单细胞RNA测序技术,鉴定NO、ATG4B的亚硝基化修饰和自噬水平发生变化的特异神经细胞亚群;通过腺相关病毒特异性地在该亚群中阻断ATG4B的亚硝基化修饰而挽回认知功能。该研究可揭示衰老的新机制,提供安全有效的治疗策略,同时提供一个新的治疗靶点。
英文摘要
Aging related cognitive dysfunction seriously reduces the quality of life of the elderly, so it is of great significance to study its pathogenesis and develop effective treatment methods. The excess production of NO and autophagy impairment have been viewed as the leading risk factors for cognitive impairment, but previous antioxidant treatment strategies at the bulk cells have not achieved ideal results. Single-cell RNA sequencing indicated that different neuronal sub-population may exhibit different functional states during the aging process, that is, changes in the level of NO and autophagy may only occur in specific sub-population. So the identification of this specific neuronal sub-population is the basis for providing more effective treatment strategies. Our previous work showed that the excessive production of NO in the aging hippocampal tissue resulted in the S-nitrosation of the core autophagy protein ATG4B, while ATG4B S-nitrosation could reduce autophagy in neurons in vitro. Based on this findings, this project will use the single-cell RNA sequencing technology to identify neuron sub-population with changed level of NO and autophagy in the hippocampus of natural aging mice, and specifically block ATG4B S-nitrosation in this neuron sub-population by adeno-associated virus to rescue cognitive function. This study could reveal new mechanisms of aging, provide safe and effective treatment strategies and provide a new therapeutic target.
衰老伴随的认知功能障碍严重降低了老年人的生活质量,研究其发病机制意义重大。过量产生的NO和自噬水平降低是脑衰老的两个重要致病因素。大量研究表明,NO可以通过巯基亚硝基化修饰调控细胞自噬。本研究将利用小鼠自然衰老模型,采用基于质谱的亚硝基化修饰定量蛋白质组学方法检测衰老过程中三个脑区(海马、皮层和小脑),亚硝基化修饰水平增加的蛋白质组。发现海马中这些蛋白富集在氧化磷酸化、代谢和各种神经障碍疾病中,且核心自噬蛋白ATG4B的亚硝基化修饰水平增加最为显著,不可逆生物素转化法(IBP)体外验证了该结论。我们通过质谱鉴定到Cys189 和Cys292这两个半胱氨为ATG4B的亚硝基化位点,通过位点突变证明ATG4B的亚硝基化修饰导致自噬缺陷。为了进一步进行衰老海马的单细胞甲基化谱研究,我们开发了两种低成本、高通量的单细胞甲基化测序技术:多重单细胞简并代表性亚硫酸氢盐测序技术(M-scRRBS),和基于APOBEC蛋白酶的多重单细胞简并代表性酶学转化测序技(M-scRRAS)。我们的研究结果揭示了衰老相关的认知功能障碍的新机制,为延缓该疾病提供了新的治疗靶点。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.3389/fphar.2022.801350
发表时间: 2022
期刊: Frontiers in pharmacology
影响因子: 5.6
作者: [Wu J, Wang K, Liu Q, Li Y, Huang Y, Liu Y, Cai J, Yin C, Li X, Yu H, Meng W, Wang H, Lu A, Li Y, Guan D]
通讯作者: Guan D
DOI: 10.3389/fmars.2021.753952
发表时间: 2021-11-15
期刊: FRONTIERS IN MARINE SCIENCE
影响因子: 3.7
作者: [Li,Xiaopeng, Dai,Zehan, Li,Yazi]
通讯作者: Li,Yazi
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