细胞能量代谢与炎症反应在端粒-线粒体稳态维持和器官衰老中的作用及机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91749203
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    200.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1901.衰老机制与调控
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Telomere shortening represents one of the common mechanisms for organ aging. In high-turnover tissues such as the hematopoietic system, telomere shortening triggers cellular senescence or apoptosis by activating DNA damage response, while in low-turnover tissues such as the heart, it perturbs cellular energy metabolism thereby promoting aging. PGC1a functions as a central regulator for mitochondrial biogenesis and homeostasis, in this study, we have constructed a third generation of telomere-dysfunctional mouse model (G3Terc-/-) with cardiomyocyte specific PGC1a knock-in, aiming to delineate the interaction between telomere and mitochondria and its role in the organ aging. We found PGC1a knock-in elevated cellular NAD+ level, ameliorated cardiac dysfunction and prolonged median lifespan of G3Terc-/- mice. In addition, NAD+ repletion improved mitochondrial homeostasis via attenuating inflammatory response, partially contributed by inhibiting mtDNA release-induced cGAS activation. To tackle the scientific questions regarding the relationships among DNA damage, cellular energy metabolism and inflammatory response during aging process, as well as their regulation and function in organ aging, current proposal aims to investigate the common molecular mechanisms of the interactions of telomere, cellular energy metabolism and inflammatory response in high-and low-turnover organs (hematopoietic system and heart, respectively), strengthened by the novel technique advantages of real-time high resolution NAD+ probes. Such endeavors would facilitate the discovery and understanding of common but also tissue-specific mechanisms of aging, and provide therapeutic targets for anti-aging and aging-related diseases.
端粒缩短是器官衰老的共性机制之一。在高增殖器官中,端粒缩短激活DNA损伤反应引起细胞凋亡和衰老;在低增殖器官中,端粒缩短可通过影响线粒体生物合成与代谢促进衰老。PGC1α是调控线粒体合成和稳态的关键分子。为研究端粒与线粒体稳态的关系及其在器官衰老中的作用,我们构建了心肌PGC1α高表达的第三代端粒酶敲除小鼠,发现PGC1α表达可增加细胞内NAD+水平,改善端粒酶敲除小鼠心脏功能并延长寿命。此外,对端粒酶敲除小鼠补充NAD+亦可改善线粒体稳态,抑制线粒体DNA释放,避免cGAS介导的炎症激活。本项目针对衰老过程中DNA损伤、线粒体能量代谢、以及炎症反应之间的关系以及该轴系在器官衰老中的作用等科学问题,拟采用新型NAD+探针和多种小鼠模型,研究端粒、线粒体能量代谢和炎症反应在高低增殖器官衰老过程中的分子调控及共性机制,为阐明生物体共性和器官特异性衰老机制提供依据,为干预器官衰老提供分子靶点。

结项摘要

本项目按照计划书内容完成了既定任务。针对衰老过程中端粒DNA损伤、线粒体能量代谢、炎症反应之间的关系,以及它们在高增殖器官(造血系统)和低增殖器官(心脏)衰老中的作用开展了深入研究。研究发现PGC-1α的精细调节对衰老状态下线粒体能量代谢及心脏功能稳态的维持至关重要,提示线粒体生物合成与自噬降解的平衡调控可能是防治心脏衰老的潜在靶点。另外,HuR介导的端粒酶TERC甲基化、L1-cGAS介导的炎症通路、YTHDF2介导的m6A修饰等在干细胞功能调控及衰老中起到重要作用。这些研究在细胞能量代谢、衰老炎症和表观遗传学层面揭示了器官衰老和稳态维持的分子机制,为干预器官衰老和退行性病变提供了潜在分子靶点。发表通讯或共同通讯SCI 论文14篇(标注基金支持),其中IF>20共1篇,IF>10共5篇,IF>5共7篇。课题主要参与人员1人入选中国科学技术协会青年人才托举工程,培养5名博士,其中3人已获批国家自然科学基金青年基金项目,其余学生也都顺利毕业。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effect of Metformin on Cardiac Metabolism and Longevity in Aged Female Mice.
二甲双胍对老年雌性小鼠心脏代谢和寿命的影响
  • DOI:
    10.3389/fcell.2020.626011
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    Frontiers in cell and developmental biology
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Zhu X;Shen W;Liu Z;Sheng S;Xiong W;He R;Zhang X;Ma L;Ju Z
  • 通讯作者:
    Ju Z
Loss of YTHDF2-mediated m6A-dependent mRNA clearance facilitates hematopoietic stem cell regeneration
YTHDF2介导的m6A依赖性mRNA清除的丧失促进造血干细胞再生
  • DOI:
    10.1038/s41422-018-0082-y
  • 发表时间:
    2018-10-01
  • 期刊:
    CELL RESEARCH
  • 影响因子:
    44.1
  • 作者:
    Wang, Hu;Zuo, Hongna;Ju, Zhenyu
  • 通讯作者:
    Ju, Zhenyu
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  • DOI:
    10.1038/s41419-021-04008-9
  • 发表时间:
    2021-07-15
  • 期刊:
    Cell death & disease
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Hu Q;Zhang Y;Lou H;Ou Z;Liu J;Duan W;Wang H;Ge Y;Min J;Wang F;Ju Z
  • 通讯作者:
    Ju Z
Membrane dynamics of ATG4B and LC3 in autophagosome formation.
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  • DOI:
    10.1093/jmcb/mjab059
  • 发表时间:
    2022-01-29
  • 期刊:
    Journal of molecular cell biology
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Zhou Y;Wang Z;Huang Y;Bai C;Zhang X;Fang M;Ju Z;Liu B
  • 通讯作者:
    Liu B
Protein S-nitrosylation regulates proteostasis and viability of hematopoietic stem cell during regeneration.
蛋白质 S-亚硝基化调节造血干细胞再生过程中的蛋白质稳态和活力
  • DOI:
    10.1016/j.celrep.2021.108922
  • 发表时间:
    2021-03-30
  • 期刊:
    CELL REPORTS
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Yi, Weiwei;Zhang, Yuying;Liu, Bo;Zhou, Yuanyuan;Liao, Dandan;Qiao, Xinhua;Gao, Dan;Xie, Ting;Yao, Qin;Zhang, Yao;Qiu, Yugang;Huang, Gang;Chen, Zhiyang;Chen, Chang;Ju, Zhenyu
  • 通讯作者:
    Ju, Zhenyu

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其他文献

利用流式荧光原位杂交法测定细胞端粒长度
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  • 作者:
    鞠振宇
  • 通讯作者:
    鞠振宇

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鞠振宇的其他基金

染色质高级结构及多组学技术协同解析造血干细胞衰老的表观遗传机制研究
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蛋白质稳态失衡响应机制及其在器官衰老中的作用
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集成新型代谢探针和多组学技术系统解析器官衰老的深层机制
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  • 项目类别:

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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