肌肉再生过程中YAP/TAZ-NPAT信号轴调控细胞衰老的作用及机理研究
批准号:
32070821
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
郑莉灵
依托单位:
学科分类:
组织器官稳态维持与再生修复
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
郑莉灵
中文摘要
近期研究发现暂时性细胞衰老对组织发育及再生至关重要,但具体调控机理尚不清楚。NPAT蛋白是稳定核内组蛋白基体结构的关键分子。申请人前期研究发现NPAT受到促进肌肉再生的Cpn10/HSP10分子调控,提示NPAT参与肌肉再生。我们因此构建了肌肉特异性NPAT敲基因小鼠,发现该小鼠肌肉的再生能力受损,且肌肉再生过程中衰老水平上升。我们进而发现细胞衰老会导致NPAT出核并抑制组蛋白基因转录。酵母双杂交筛选发现TAZ和NPAT具有相互作用,且抑制YAP/TAZ活性也会导致NPAT出核。我们计划在以上预实验研究的基础上,解析YAP/TAZ与NPAT之间互作的关键氨基酸位点,阐明YAP/TAZ调控NPAT在细胞内定位的机理;在体内验证肌肉再生过程中,YAP/TAZ通过NPAT调控暂时性细胞衰老的生理作用。本项目将有助于阐明细胞衰老在肌肉再生中的作用及机理,为开发治疗肌肉相关疾病的新方法提供理论基础。
英文摘要
Recent studies revealed that the transient cellular senescence is essential for development and tissue/organ regeneration. However, the underlying molecular mechanism remains elusive. NPAT protein locates in cell nuclear and plays critical roles in maintaining histone locus body, a nuclear structure for histone transcription. Our previous report found that NPAT interacts with a pro-myogenic protein Cpn10/Hsp10, indicating the involvement of NPAT in myogenesis. We thus created a muscle-specific NPAT knockout mouse line and found that the muscle regeneration ability was impaired. Moreover, we observed higher cellular senescence levels in regenerating muscles of NPAT knockout mice. We further found that cellular senescence results in the nuclear export of NPAT and suppression of histone transcription. By yeast-two-hybridization screening, we identified that TAZ is a novel interacting partner of NPAT. Inhibition of YAP/TAZ led to nuclear export of NPAT and impairment of histone transcription. We aim to identify the essential amino acid residues mediating YAP/TAZ-NPAT interaction, elucidate the mechanism by which YAP/TAZ regulates the nuclear export of NPAT, and verify the physiological functions of YAP/TAZ-NPAT axis in muscle regeneration. Our study will provide a novel therapeutic target for muscle-related diseases.
肌肉受损后的再生过程涉及肌肉干细胞的激活、成肌细胞的增殖与融合,以及最终肌纤维的形成。暂时性的细胞衰老与细胞增殖是肌肉损伤再生的两大重要环节,但具体调控机理尚不清楚。NPAT蛋白是已知的调控组蛋白转录的关键因子,在细胞核驱动形成组蛋白基体,从而启动组蛋白转录,保证细胞的正常增殖。..本研究发现,肌肉特异性NPAT敲基因小鼠的肌肉再生能力显著减弱,同时伴随着细胞衰老水平的明显上升。体外衰老细胞的免疫荧光染色和体内衰老小鼠的肝脏组织切片均显示,NPAT无法在细胞核中形成组蛋白基体,提示我们细胞衰老与NPAT的细胞核定位密切相关。为进一步解析细胞衰老调控 NPAT核定位的分子机理,我们通过酵母双杂交筛选出TAZ是与NPAT相互作用的新蛋白。TAZ 及其姐妹分子YAP是 Hippo 通路的下游信号传导分子,也是参与调控细胞衰老的重要蛋白。我们发现抑制YAP/TAZ活性会导致NPAT转移出核,进而影响其调控组蛋白转录的功能,证明YAP/TAZ-NPAT是肌肉再生过程中调控暂时性细胞衰老及细胞增殖的的重要信号轴,同时也预示组蛋白基体的解聚是细胞衰老的新标志。..为进一步探究调控NPAT入核的分子机理,我们利用免疫共沉淀技术筛选出KPNA3是NPAT特异性的核输入蛋白。NPAT是调控组蛋白转录的关键蛋白。我们首次发现NPAT通过发生相分离形成凝聚体,从而在细胞核内组装组蛋白基体。进一步的机制研究发现NPAT是通过自我互作形成凝聚体的,而核输入蛋白KPNA3通过识别NPAT C端的核定位信号NLS序列结合NPAT,不仅决定了NPAT的入核运输,而且通过空间位阻效应阻断NPAT的自我互作,从而抑制NPAT在细胞质中的异常凝聚,确保NPAT只在细胞核中发生相分离形成组蛋白基体,保证组蛋白的正确转录。 ..综上所述,本研究不仅发现了细胞衰老的新标志物,而且解析了组蛋白基体形成的时空调控机制,为开发相关疾病的诊断和治疗靶点提供新的思路和方法。我们后期将进一步深入挖掘探究YAP/TAZ对NPAT相分离的调控机理。.
肌肉损伤再生过程中热激蛋白Hsp90beta调控组蛋白基体和成肌细胞增殖的机制研究
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批准号:31671417
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项目类别:面上项目
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资助金额:62.0万元
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批准年份:2016
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负责人:郑莉灵
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依托单位:
热激蛋白CPN10在组蛋白转录调控中的作用和机制研究
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批准号:31201017
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:23.0万元
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批准年份:2012
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负责人:郑莉灵
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依托单位:
国内基金
海外基金