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ITCH-SMAD5新通路介导的细胞自噬与ALS疾病的发生发展的研究

批准号:
82101488
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:
相琪旺
依托单位:
学科分类:
神经退行性变及相关疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
相琪旺

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
遗传变异或者毒性蛋白引起细胞损伤的状态下,ITCH的会发生相应变化,并被招募到胞质异常聚集体,其参与细胞自噬的分子机制以及是否参与ALS的发生发展尚未有报道。前期研究发现SMAD5为ITCH/AIP4的新底物,其通过自噬系统降解。而高水平的ITCH、SMAD5会明显抑制细胞自噬受体p62胞质溶性,且导致可溶性LC3-II大量累积,从而抑制细胞自噬信号通路,进而引起细胞死亡。检测发现,与8位正常人相比,26位ALS病人的脊髓细胞中ITCH与SMAD5的表达水平变化明显且为大幅度上调。依据这些预实验数据,我们建立一个假设:正常神经细胞中,ITCH依赖的K63-SMAD5通过细胞自噬系统降解;在ALS病人中,ITCH、SMAD5的过量表达,K63-SMAD5带动自噬受体p62变为不可溶,且可溶性LC3-II大量累积,从而抑制遗传突变的毒性蛋白的降解,进而致使运动神经元退行。
英文摘要
ITCH endogenous levels get elevated after various genotoxic and proteotoxic cellular insults and part of the protein are recruited into abnormal cytoplasmic aggregates. However, it is still unclear how, at a molecular level, ITCH regulates the autophagy signal transduction in ALS. Previous studies indicated that SMAD5 is a new substrate of E3 ubiquitin ligase ITCH/AIP4, and it is most probably degraded via the autophagy pathway. The high levels of ITCH and SMAD5 significantly inhibit the p62 solubility, and lead to high level of LC3-II, resulting in the dysfunctional autophagy and cell death. Compared to 8 controls, ITCH and SMAD5 endogenous levels of 26 ALS patients (the spinal cord tissue) were significantly up-regulated. Based on these preliminary data, we established a hypothesis: Under the normal condition, ITCH-dependent K63-SMAD5 is degraded by the autophagy system; in ALS patients, ITCH and SMAD5 are overexpressed, and ITCH-dependent K63-SMAD5 inhibits the formation of autophagosome (p62-LC3-II), resulting in the toxic proteins aggregation, which in turn causes the degeneration of motor neuron.
蛋白质内稳态的紊乱是ALS和FTD等神经退行性疾病的共同特征。深入了解与神经退行性疾病相关的毒性蛋白的调控系统及其相关调控因子具有重要意义。在本研究中,我们发现泛素E3连接酶ITCH-SMAD5轴通过削弱自噬通路而介导毒性蛋白的累积。ITCH促进SMAD5的泛素化修饰,K63-泛素链介导的SMAD5修饰不仅介导SMAD5的降解,还增强其与p62的相互作用进而形成非可溶性的聚集体,从而抑制了p62以来的细胞自噬途径。在ALS患者中,ITCH的表达水平和泛素连接酶活性显著升高。此外,病人运动神经元中,SMAD5也显著增多,并且磷酸化的SMAD5于细胞质中异常累积。在果蝇模型中,SMAD5过表达会加剧眼部粗糙及色素丧失。这些结果揭示了一条介导神经退行性疾病发展的信号传导通路。
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