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新型小分子化合物FX12靶向RNF5抑制CFTR降解在促进COPD气道粘液屏障重建中的作用及机制研究

批准号:
82104267
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:
阮晶晶
依托单位:
学科分类:
消化与呼吸系统药物药理
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
阮晶晶

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
慢性阻塞性肺病(COPD)是高发病率和高死亡率的疾病,尚缺乏有效的治疗方法。香烟烟雾(CS)诱发囊性纤维化跨膜传导调节因子(CFTR)功能障碍,促进COPD气道脱水和粘液功能障碍等病理生理改变,结合CFTR经ERAD通路降解的分子机制。提出使用小分子化合物阻断CFTR降解,增加其在细胞内表达量和通道功能,改善气道粘液屏障的科学假说。预实验结果显示小分子化合物FX12靶向RNF5泛素连接酶,阻断CFTR的泛素化降解,使其在细胞内的表达量增加,改善COPD气道上皮粘液屏障功能。本项目拟利用CS构建COPD小鼠模型,观察FX12作用后气道黏液屏障、炎性因子、肺组织病理和肺功能的变化;在体外使用人气道上皮细胞,分析FX12对CFTR离子通道数量和功能的调控作用;进一步探讨FX12对RNF5的作用及其特异性阻断CFTR的泛素化的分子机制。为深入探索COPD新治疗方案提供实验依据。
英文摘要
Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a disease with high morbidity and mortality, and there is no effective treatment method. Cigarette smoke (CS) induced cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) dysfunction can reduce mucociliary transport by depleting airway surface fluid, destroy the airway epithelial mucosal barrier, and cause mucus obstruction to promote disease. Studies have found that these defects can be corrected by enhancing CFTR. Preliminary experimental results showed that the small molecule compound FX12 blocked the ubiquitination degradation of CFTR by targeting RNF5 ubiquitin ligase and increased its expression in cells, thereby improving the pathological damage and function of COPD airway epithelial tissue.Therefore, we put forward the idea of ​​"CFTR stabilizer-FX12" to treat COPD.This project intends to use CS to construct a COPD mouse model to observe the changes in airway mucus barrier, inflammatory factors, lung tissue pathology, and lung function after FX12 is applied; human airway epithelial cells are used in vitro to analyze the number and function of FX12 on CFTR ion channels To further explore the effect of FX12 on RNF5 and the molecular mechanism of specifically blocking the ubiquitination of CFTR. This research will help explore new treatment options for COPD.
慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一种以持续性气道炎症和气流受限为特征的常见呼吸道疾病,严重影响患者生活质量,且目前缺乏有效的治疗手段。近年研究表明,囊性纤维化跨膜传导调节因子(CFTR)功能障碍与COPD的发生发展密切相关。CFTR蛋白的稳定性受内质网相关降解(ERAD)通路调控,其中E3泛素连接酶RNF5在CFTR的泛素化降解过程中发挥关键作用。本研究通过体外香烟烟雾提取物(CSE)暴露的人支气管上皮细胞(HBE)模型发现,FX12能够以浓度依赖的方式逆转CSE诱导的CFTR表达下调,其主要作用机制是通过减少CFTR的泛素化降解,恢复其Cl⁻离子通道转运功能。在香烟烟雾(CS)诱导的COPD小鼠模型中,FX12干预显著改善小鼠体重,上调小鼠肺功能,减轻模型小鼠肺组织病理损伤,Luminex液相芯片检测发现FX12可抑制COPD小鼠肺泡灌洗液和血液中多种炎症因子(如TNF-α、IL-1β和IL-6)的分泌,在气道上皮组织中FX12可恢复CFTR的表达水平。进一步通过细胞热转移测定(CETSA)、分子对接及蛋白质免疫共沉淀等分子生物学方法研究发现,FX12是一种有效的选择性RNF5小分子抑制剂,能够直接与RNF5结合,抑制其E3泛素连接酶活性,并促进其通过p97/VCP依赖性蛋白酶体通路降解。体外实验表明,沉默RNF5基因与FX12处理的HBE细胞中,CFTR蛋白表达水平均显著升高。基于以上研究结果,我们得出结论:FX12通过直接与RNF5结合,抑制其E3泛素连接酶活性,进而阻断CFTR的泛素化降解过程。这一作用机制显著提高了气道上皮细胞中CFTR的表达水平和稳定性,从而在COPD的治疗中发挥重要作用。本研究揭示了阻断CFTR泛素化降解作为COPD治疗新策略的潜力,RNF5作为精准治疗靶点的科学价值。研究结果为开发COPD治疗新靶点及治疗方案提供了重要的理论依据和实验基础。
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