课题基金 / 基金详情

RNA应激颗粒的内平衡调控机制

批准号:
32100624
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
康英锦
依托单位:
学科分类:
细胞代谢、应激及稳态调控
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
康英锦

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
RNA应激颗粒是在胞质中由mRNA和蛋白质互相结合、通过液液分离的方式形成的无膜结构作为mRNA的暂时存储单元,以应对机体的不同发育阶段或者氧化应激等造成的压力。这种颗粒结构处于不断的聚合和解聚的动态平衡中,且持续地与胞质进行内容物的交换。在一些神经退行性疾病如ALS/FTD中,突变蛋白结合RNA形成类固态的病理性聚集而无法解聚,造成蛋白质合成和RNA代谢异常。本项目通过生化、细胞生物学、体外液液分相等手段,解析蛋白质质量控制系统如何维持生理性RNA应激颗粒的内平衡,寻找参与RNA应激颗粒自噬降解的关键蛋白分子和特异性自噬受体;并利用C9orf72和FUS突变体构建细胞和小鼠ALS模型,系统地鉴定病理性RNA颗粒的自噬降解分子机理。本项目将为研究无膜细胞器的自噬依赖的蛋白质质量控制机制提供系统性的信息,并为ALS/FTD等神经退行性疾病治疗药物的研发提供理论基础。
英文摘要
RNA stress granules are assemblies of mRNAs and proteins when translation initiation is inhibited under stress. They are fluid-like compartments formed by liquid-liquid phase separation (LLPS), and the composition of granules is highly dynamic in cells. However, in some neurodegenerative diseases, such as Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) and Frontotemporal Dementia (FTD), the pathological mutant proteins bind RNA to form solid-like aggregates which cannot be disassembled by themselves. Studies suggest that these aberrant granules are cleaned up by the autophagy pathway. Nevertheless, the detail mechanism of the degradation process is not clear. This proposal is aimed to elucidate the mechanism of how the protein quality control system regulates the dynamics of RNA stress granules to keep cellular homeostasis. We will apply multiple strategies including screening the E3 ligases functioning in RNA granule assembly/disassembly, identifying specific autophagy receptors in RNA granule degradation process, and building cellular and mouse ALS models to explore the autophagy-dependent degradation of pathological RNA granules. We will combine biochemistry, cellular biology and in vitro LLPS reconstitution approaches to investigate the mechanisms mentioned above.
应激颗粒是位于胞质中的无膜结构,由RNA和蛋白质通过液液相分离过程相互结合而形成。在一些神经退行性疾病中,突变的蛋白质与RNA结合,形成固态的病理性聚集体,导致蛋白质和RNA的代谢紊乱。本项目聚焦应激颗粒的内稳态调控机制,同时对病理性蛋白质聚集的清除机制进行系统探究。研究围绕三个主要目标展开。首先,在目标1中,我们研究了蛋白质质量控制机制在调控应激颗粒内平衡中的作用。通过分析应激颗粒的组分中的泛素连接酶,筛选到其中的TRIM21,其过表达能显著减少氧化应激刺激下的应激颗粒的数目和大小。细胞和体外实验表明,TRIM21能够通过K63连接的泛素链修饰应激颗粒核心组分蛋白G3BP1,从而抑制G3BP1的相分离,进而抑制应激颗粒聚集。同时,我们测试了TRIM21对病理性蛋白质聚集的抑制能力,发现其同样有效。目标2聚焦于探究应激颗粒的自噬降解机制。通过筛选经典自噬受体,我们发现SQSTM1/p62和CALCOCO2/NDP52介导应激颗粒的自噬降解。SQSTM1/p62或CALCOCO2/NDP52的单独敲除会导致应激颗粒数量增加。应激颗粒的分离实验结果显示,这两个受体在应激颗粒中大量存在,免疫荧光染色结果显示它们与应激颗粒毗邻存在。这些结果表明,应激颗粒的清除受到自噬的调控。目标3深入探究了病理性蛋白质聚集的清除机制。利用ALS相关基因C9orf72的毒性重复扩增蛋白片段poly(GR)及FUS突变体作为疾病模型,探究了病理性蛋白质聚集的自噬降解机制。基于SQSTM1/p62和CALCOCO2/NDP52对应激颗粒自噬清除的效应,我们发现,这两个受体的分别敲除也会导致病理性蛋白质聚集的累积。此外,通过构建SQSTM1敲除的细胞和小鼠模型以及转录组分析,我们鉴定了多个影响ALS进程的因子,并深入研究了转录调控因子AFF2和分子伴侣CRYAB等蛋白的编码基因在ALS发展过程中的作用。这些研究进展为进一步解析病理性聚集体的清除机制提供了重要信息。
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