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CD44胞内段介导自噬障碍的机制及在血管内皮细胞衰老中的作用

批准号:
32070742
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
张璐
依托单位:
学科分类:
细胞衰老、死亡及自噬
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张璐

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
自噬障碍是诱发血管内皮细胞(VEC)衰老的核心因素,但相关机制远未搞清。我们前期发现CD44的表达伴随VEC衰老不断升高,通过其胞内段(ICD)介导自噬障碍;过表达CD44ICD诱导VEC早衰,激活自噬逆转该现象。此外,CD44ICD调节STAT3和自噬关键调控蛋白PIK3C3的表达并与二者互作。据此我们提出假说:CD44ICD介导的自噬障碍可能是促进VEC衰老的新机制。在此基础上,拟检测增龄条件下CD44ICD对VEC自噬和衰老的调节;明确CD44ICD介导的自噬障碍是否是其诱导VEC衰老的直接原因;解析CD44ICD是否通过STAT3调节PIK3C3的表达、干扰PtdIns3K复合体的装配以及机制;探究CD44ICD介导的自噬障碍是否参与调控病理性VEC衰老。通过本项目的研究,有望揭示CD44ICD介导自噬障碍关联VEC衰老的新机制,为延缓血管衰老、防治心血管疾病提供新的线索和靶点。
英文摘要
Autophagy dysfunction is one of the key factors to induce vascular endothelial cell (VEC) senescence. However, the molecular mechanism underlying autophagy dysfunction and senescence in VECs is still elusive. Previously, we found that the expression of CD44, which mediates autophagy dysfunction through its intracellular domain (ICD), increases with the aging of VECs. Overexpression of CD44ICD induces premature of VECs, a process could be reversed by the activation of autophagy. In addition, we found that CD44ICD modulates the expression of signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) and phosphatidylinositol 3-kinase catalytic subunit type 3 (PIK3C3), the key regulators of autophagy, and interacts with them. Based on these findings, we hypothesize that the autophagy dysfunction mediated by CD44ICD may be a novel mechanism for promoting VEC senescence. To prove this hypothesis, we will further investigate the regulatory role of CD44ICD on VEC autophagy and senescence in the process of aging; determine whether the autophagy dysfunction mediated by CD44ICD is the direct cause for VEC senescence; analyze whether CD44ICD regulates the expression of PIK3C3 through STAT3; investigate whether CD44ICD interferes with the assembly of PtdIns3K complex and elucidate the associated mechanism; explore whether the autophagy dysfunction mediated by CD44ICD is involved in the regulation of pathological VEC senescence. This project is expected to uncover the novel mechanism of CD44ICD-mediated autophagy dysfunction related to VEC senescence, and to provide new clues and targets for delaying vascular aging and preventing cardiovascular diseases.
内皮细胞自噬减退与血管老化紧密相关,但关联二者的分子机制并不清楚。本项目研究发现CD44胞内段(ICD)是桥联血管内皮细胞自噬减退和衰老的关键因子。体内外数据显示CD44的水平与血管内皮细胞衰老呈“正相关”。过表达CD44诱导年轻VECs自噬减退以及过早衰老,反之抑制CD44增强自噬,逆转VECs的衰老。同样的,衰老线虫中CD44的同源物clec-31升高,clec-31过表达线虫寿命缩短、自噬和运动能力衰减、脂褐素和脂肪沉积加速;而clec-31敲低线虫寿命延长且老年线虫的自噬和运动机能保持良好。在机制方面,CD44通过释放ICD降低PtdIns3K复合物的水平和活性,通过结合STAT3“劫持”PtdIns3K复合物核心组分PIK3R4和PIK3C3,破坏PtdIns3K复合物的装配。值得注意的是,CD44ICD发挥这一作用是不依赖于进入细胞核的。血管内皮特异性CD44ICD敲入小鼠寿命显著缩短,这与基础自噬减少直接相关。自噬激活抑制过表达CD44ICD的人和小鼠血管内皮细胞的过早衰老,为自噬减退和血管内皮细胞衰老的直接联系提供了确凿的实验证据。控制CD44特别是CD44ICD的水平为延缓血管老化、维持机体健康提供潜在的干预措施。.此外,本课题组也探索了CD44ICD稳态的调控机制,发现伴随年龄增长,细胞内钙离子浓度上调激活CAMK1,随后活化的CAMK1介导CD44ICD磷酸化修饰,抑制其E3泛素连接酶KLHL23对CD44ICD介导的泛素化修饰降解,这一过程破坏了CD44ICD的稳态,导致其“增龄式”积累并促进血管衰老。通过基于结构的虚拟筛选、生物膜干涉技术进行高通量筛选结合蛋白热稳定性分析等,发现2种小分子能够结合并抑制CAMK1,促进CD44ICD的降解,维持血管内皮青春(数据尚未发表,目前已投稿Nature medicine)。.综上,通过本项目的研究我们首次发现桥联血管内皮细胞自噬减退和衰老的关键因子CD44ICD,同时为通过阻断CD44ICD防治血管老化提供了潜在方案。相关成果发表在Nature communications, ACS NANO等国际顶级期刊,其中2篇获得“河南省自然科学优秀学术论文一等奖”。
时域核磁共振技术检测单甘酯的化学成分和品质特性的方法研究
  • 批准号:
    31601541
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    张璐
  • 依托单位:
小G蛋白Rab13调控血管内皮细胞巨自噬的作用及机理研究
  • 批准号:
    31471296
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    75.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    张璐
  • 依托单位:
利用化学小分子三甲基白藜芦醇TMS研究血管内皮细胞巨自噬的分子机制
  • 批准号:
    31101001
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    张璐
  • 依托单位:
国内基金
海外基金