Sirt4调节MnSOD去乳酸酰化在颅脑创伤中的作用及机制研究
批准号:
82101467
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:
陶凯
依托单位:
学科分类:
神经损伤、修复与再生
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
陶凯
中文摘要
颅脑损伤(TBI)后脑血流灌注异常诱发的乳酸堆积是继发脑损伤的重要原因,且血、脑乳酸水平与TBI患者的预后密切相关,但其机制尚不明确。我们近期研究发现TBI后脑组织中一种由糖酵解介导的蛋白酰化反应—乳酸酰化修饰显著增高;通过乳酸酰化质谱分析,发现线粒体上的超氧化物歧化酶MnSOD在TBI后出现明显的乳酸酰化修饰;进一步筛选发现线粒体去乙酰化酶Sirt4可能参与线粒体蛋白的去乳酸酰化调节。据此我们提出假说,TBI后大量堆积的乳酸导致线粒体蛋白MnSOD乳酸酰化修饰,降低了其抗ROS的活性,导致线粒体氧化应激损伤,诱发神经元死亡。本课题拟综合应用蛋白修饰组学、蛋白酶生物学、分子生物学等研究手段,阐明TBI后Sirt4调控MnSOD去乳酸酰化参与TBI继发脑损伤的作用及机制,为TBI的转化治疗提供新思路。
英文摘要
The accumulation of lactate induced by abnormal cerebral blood perfusion after head injury (TBI) is an important cause of secondary brain injury, and blood and brain lactate levels are closely related to the prognosis of TBI patients, but the mechanism is not clear. Our recent study found that glycolysis mediated protein lactylation modified and significantly increased in brain tissue after TBI. Through lactylation mass spectrometry analysis, we found that the superoxide dismutase MnSOD on the mitochondria could be obvious lactylation modified after TBI. Further screening found that the mitochondrial deacetylase Sirt4 may be involved in the regulation of mitochondrial protein delactylation. Based on this, we hypothesize that the large amount of lactate accumulated after TBI causes the lactylation of the mitochondrial protein MnSOD, which reduces its anti-ROS activity, leads to mitochondrial oxidative stress damage and induces neuronal death. This project intends to comprehensively apply protein modification omics, protease biology, molecular biology and other research methods to clarify the role and mechanism of Sirt4 regulating MnSOD delactylation after TBI to participate in the secondary brain injury of TBI and provide new ideas for the conversion therapy of TBI.
颅脑损伤是外力导致的颅骨、脑组织和脑血管机械性损伤,造成脑组织暂时性或永久性的功能丧失。全球每年发生的颅脑损伤约5000万例,其中10%为重症,是严重的公共健康问题之一。尽管乳酸增高提示TBI(创伤性脑损伤,Traumatic Brain Injury)预后不良,但作为一种代谢中间产物,乳酸在TBI中发挥的作用尚不清楚。乳酸酰化是一类与乳酸密切相关的蛋白质翻译后修饰,通过改变蛋白质的理化性质影响其结构与功能。TBI后,脑组织血流中断,代谢异常,局部乳酸含量增高,可能导致一些关键蛋白乳酸酰化水平的改变,从而影响TBI的转归。我们通过建立TBI动物模型,进行乳酸酰化蛋白质谱测序。结果发现,TBI后24小时,LMAN1的乳酸酰化增高最为明显。LMAN1是一个内质网-高尔基体标志蛋白,主要参与底物的分类和转运,但其乳酸酰化后是否对这些功能产生影响尚不明确。我们通过一系列方法证实,LMAN1乳酸酰化后导致底物释放增加。其机制可能是乳酸酰化增强了LMAN1形成多聚物的能力,并加强了其与MCFD2及甘露糖底物的结合能力,最终导致底物转运和释放的增多。丝氨酸蛋白酶抑制剂AAT是LMAN1的已验证底物。我们发现,TBI后AAT释放显著增多,这一效应可能参与了TBI后血脑屏障的修复。
国内基金
海外基金