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BMPR1a的SUMO化修饰通过调控BMP受体寡聚化促进类风湿关节炎破骨细胞分化活化的机制研究

批准号:
82071818
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
邵兰
依托单位:
学科分类:
自身免疫性疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
邵兰

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
破骨细胞分化和活化异常是导致类风湿关节炎(RA)关节破坏的关键。BMP信号在维持破骨和成骨细胞分化平衡中起着重要作用。我们前期研究显示,SENP1缺失引起的外周血单核细胞BMPR1a受体SUMO化及细胞膜定位增加,与破骨细胞生成呈正相关。在此基础上,本项目首先明确SENP1在RA单核细胞中的低表达及临床意义;然后体外诱导单核细胞分化为破骨细胞,通过SENP1活性调控、单核细胞特异SENP1敲除和SUMO位点突变技术,探讨BMPR1a的SUMO化修饰对RA破骨细胞分化和骨吸收功能的调控,以及BMPR1a膜表达做为RA破骨细胞前体细胞分型标志的可行性;继而利用质粒共转染、免疫共沉淀和免疫荧光技术,检测RA破骨细胞分化过程中BMPR1a-BMPRII受体聚合方式、内吞途径及下游信号通路;最后我们将构建RA模型小鼠,验证干预上述信号对关节破坏进程的影响。本项目将为RA治疗和药物开发提供理论依据。
英文摘要
Rheumatoid arthritis (RA) is characterized by progressive cartilage destruction and focal bone erosion. The mechanisms by which circulating osteoclast precursors contribute are still unclear. Small ubiquitin-like modifier (SUMO) can post-translationally conjugate to cellular proteins (SUMOylation) and modulate their biological functions. Our previous study shown that RA peripheral blood CD14+ monocytes were more prone to osteoclastogenesis than in healthy controls. Our recent preliminary data also suggested that SENP1 protein expression was negatively correlated with radiographic joint destruction. Moreover, we found that SUMOylation targets BMPR1a, a receptor for BMP ligands known to regulate osteoclast. SENP1 deletion and enzyme activity inhibition induced BMPR1a signaling, correlating with increased osteoclastogenesis. Based on these preliminary findings, we hypothesize that SUMO modification of BMPR1a promotes osteoclastogenesis. Here, we propose the following specific aims and studies: 1) To define the deficiency of SENP1 in circulating osteoclast precursors is associated with bone destruction in RA and its clinical significance; 2) To clarify SENP1 regulates RA osteoclastogensis and bone resorption through BMPR1a SUMOylation and membrane distribution; 3) To define the mechanism by which SUMOylation of BMPR1a influences the imbalance of osteoclast differentiation through BMP receptor oligomerization and following clathrin-dependent endocytosis; 4) Using RA mouse models to determine how downregulation of SENP1 in monocyte promotes osteoclastogenesis and triggers following bone destruction. Our proposed studies will provide insights into the role of protein SUMOylation and BMP receptor oligomerization in the process of osteoclastogenesis and define previously unrecognized mechanism regulating the onset and progression of bone destruction. This may provide a new way for RA management and may identify SENP1-BMPR1a as a therapeutic target to combat bone destruction in RA.
破骨细胞分化和活化异常是导致类风湿关节炎(RA)关节破坏的关键因素。BMP信号在维持破骨和成骨细胞分化平衡中起着重要作用。我们研究显示,SENP1缺失引起的单核细胞BMPR1a蛋白SUMO化修饰增强及细胞膜定位增加,与破骨细胞生成呈正相关。在此基础上,本项目首先通过临床影像学分析明确了SENP1在RA破骨前体细胞(OCP)中低表达及其与骨侵蚀发生的相关性;然后体外诱导单核细胞分化为破骨细胞,对破骨细胞前体细胞进行了分离鉴定,证明RA来源的单核细胞中具有BMPR1ahighBMPRIIhighCD14highDC-STAMPhigh特异膜表面标记的细胞亚群是功能性的OCP。机制研究显示在RA疾病条件下,SENP1缺失导致单核细胞中BMPR1a蛋白SUMO修饰增强,进而诱导BMPR1a和BMPRII受体在细胞膜上发生寡聚化,并激活网格蛋白Clathrin依赖的受体内吞途径,促进CD14及破骨前体细胞融合的关键分子DC-STAMP的膜定位。此外,BMPR1a-BMPRII受体膜表面聚合模式活化了下游主导破骨细胞分化的Smad1/5/8-NFATc1信号通路,诱导与破骨细胞功能相关基因的表达。因而,在OCP生物发生和破骨细胞分化与成熟的调控机制中,SENP1的功能处于关键的核心地位。最后我们通过构建SENP1单核细胞特异敲除鼠,以及CIA及TNFα转基因等RA模型小鼠,验证了干预SENP1-BMPR1a信号阻止骨破坏进程的可行性。本课题以全新的思维首次揭示了BMPR1a受体SUMO化修饰诱导的BMP受体寡聚化和内吞途径改变在破骨细胞分化中的重要作用。深入的探讨了BMP信号维持破骨/成骨细胞分化稳态平衡的机制。并结合临床影像学分析以及RA模型小鼠的体内验证,系统性、完整性建立了RA病理环境中SENP1低表达诱导破骨细胞前体细胞生成,并发展为具有关节侵蚀和效应的破骨细胞的模型。阐述了SENP1-BMPR1a调控轴在类风湿关节炎骨破坏发生中的核心位置。并从蛋白SUMO化修饰、BMP通路、脂肪酸代谢、受体转运等角度为RA疾病演化提供了多个分子靶标和药物治疗靶点。本项目所得出得研究成果,将为寻找新的抑制关节破坏的药物,降低致残率提供理论依据,具有重要的临床意义和应用前景。
BMP受体寡聚化通过调控脂肪酸氧化代谢促进类风湿关节炎破骨细胞分化活化机制探讨
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    15.0万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    邵兰
  • 依托单位:
Tip60介导的ATM激酶活性调控类风湿关节炎T细胞的免疫衰老及促炎效应的分子机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    邵兰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金