前肽TIL-1结构域介导血管性血友病因子多聚体组装的机制及血管性血友病基因治疗新策略的研究
批准号:
82070137
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
王学锋
依托单位:
学科分类:
出血、凝血、纤溶与血栓
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王学锋
中文摘要
血管性血友病因子(VWF)多聚体形成是其发挥正常凝血功能的结构基础,其在高尔基体中的多聚体组装机制不明。我们前期研究发现VWF前肽TIL-1结构域内293-333位氨基酸缺失突变体虽能以二聚体形式正常合成和分泌,却无法组装成多聚体。高尔基体内缺乏分子间二硫键形成所需二硫键异构酶及伴侣蛋白,提示TIL-1结构域可能具备二硫键异构酶活性或促进二聚体间彼此靠近与相互作用而介导VWF多聚体组装。本研究拟通过生物化学和生物物理手段分析 TIL-1结构域二硫键异构酶活性及其与自身和D’D3区域的相互作用,并解析TIL-1结构域及二聚体三维结构。由于前期研究发现外源性前肽区分子可与突变前肽竞争结合成熟VWF分子,促进后者多聚体形成,本研究将在此基础上尝试蛋白水平恢复前肽区突变导致的VWF多聚体形成的能力并挽救其生物活性为目标的新颖VWD治疗策略,为多聚体组装障碍型VWD患者的基因治疗研发开辟新的策略。
英文摘要
Only multimeric von Willebrand Factor (VWF) is fully functional in blood coagulation reactions, however, it still unclear how multimerization of VWF takes place in Golgi apparatus. In the pilot study of patients with von Willebrand Disease (VWD), we found that the deletion of residues 293-333 in TIL-1 domain of the VWF propeptide led to significant loss of the high-molecular-weight VWF multimers with normal synthesis, secretion and dimerization. In the absence of oxidoreductases and chaperones for disulfide bonds formation, it indicates that TIL-1 domain of the VWF propeptide might facilitate aggregation and interaction among VWF dimers and mediate multimerization of VWF through the possible isomerase activity it retains in Golgi apparatus. We thus propose to resolve the structure of TIL-1 domain and investigate its structural and functional properties involved in multimerization of VWF by biochemical and biophysical analysis. In the preliminary study, we found that external wild type propeptide could compete with its mutant counterpart to bind with mature VWF and restored multimerization of VWF. Taking advantage of these exceptional experimental findings, the proposed study will also explore the novel gene therapy strategy of VWD by supplementing only wild type propeptide, instead of full-length VWF gene, to rescue the multimerization and procoagulation function of VWF. The proposed study is anticipated to elucidate the molecular mechanism of TIL-1 domain mediated VWF multimerization facilitate the development and clinical application of gene therapy regimens for von Willebrand Disease.
已知血管性血友病因子(von Willebrand factor,VWF)前肽在VWF多聚体组装过程中不可或缺,去除VWF前肽以及前肽区域突变均可导致VWF多聚体组装障碍和/或WP小体储存异常,导致1型、2A型或3型血管性血友病(von Willebrand disease,VWD)。但是,其具体作用机制尚未完全阐明。本项目通过体外蛋白表达、VWF多聚体分析、细胞免疫荧光、透射电镜等技术手段,阐明了VWF前肽TIL-1结构域缺失仅轻度影响VWF抗原合成,但显著影响VWF多聚体组装及WP小体形成。通过冷冻电镜解析了弱酸性环境下VWF N端短肽(D1D2D’D3结构域)形成的二聚体、多聚体和WP小体结构,阐明VWF前肽介导WP小体形成和VWF多聚体组装的结构基础和“模板机制”。在VWF多聚体组装和WP小体形成过程中,VWF前肽无需与成熟VWF蛋白在物理上相连,而仅通过非共价键相互作用便可为VWF多聚体组装和WP小体的搭建提供模板和基石。最后,基于VWF前肽在VWF多聚体组装过程的作用机制,我们提出外源性转入野生型前肽,通过竞争性替换突变型前肽,纠正因VWF前肽突变导致的VWF转运及多聚体组装障碍。结果显示,在AtT20细胞内共转染突变型VWF全长质粒和野生型VWF前肽表达质粒可显著提升突变型VWF的抗原表达水平和高分子量VWF多聚体的形成能力。此外,通过内皮细胞特异性启动子FLT1和AAV9病毒载体在小鼠内皮细胞中靶向表达野生型VWF前肽,可使携带Y87S突变的2A型VWD小鼠血浆VWF活性从20.0%提升至66.9%,并显著改善小鼠出血表型和血栓形成能力。本研究成果很大程度提高了我们对VWF多聚体组装和WP小体形成机制的认识,为目前已报道的VWF前肽区域突变的致病机制提供了合理的解释,也为前肽突变VWD患者基因治疗打开了新思路。
罕见的血小板膜糖蛋白IIb/IIIa功能获得性突变所致遗传性血小板减少症的发病机制研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:52万元
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批准年份:2022
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负责人:王学锋
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依托单位:
功能获得性突变Gly397Ala增强凝血因子XI凝血活性的分子机制研究
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批准号:81770136
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2017
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负责人:王学锋
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依托单位:
丝氨酸蛋白酶21作为血小板中凝血因子XI样活性蛋白的鉴定及凝血相关功能研究
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批准号:81570115
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项目类别:面上项目
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资助金额:55.0万元
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批准年份:2015
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负责人:王学锋
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依托单位:
囊泡分选蛋白VPS33B在血小板α颗粒形成中的机制研究
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批准号:81370621
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项目类别:面上项目
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资助金额:70.0万元
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批准年份:2013
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负责人:王学锋
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依托单位:
凝血因子ⅧTrp1707Ser突变导致抑制物产生的细胞免疫机制研究
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批准号:81170480
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.0万元
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批准年份:2011
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负责人:王学锋
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依托单位:
凝血因子Ⅷ His99Arg突变蛋白的分子发病机制研究
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批准号:30870942
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项目类别:面上项目
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资助金额:33.0万元
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批准年份:2008
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负责人:王学锋
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依托单位:
国内基金
海外基金