Hsf4转录调控自噬促进晶状体终末分化的分子机制
批准号:
32070585
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
崔秀坤
依托单位:
学科分类:
表型、行为与疾病的遗传学基础
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
崔秀坤
中文摘要
晶状体分化过程中纤维细胞清除细胞器的机制是悬而未决的科学问题,该过程障碍导致先天性白内障。Hsf4为热休克因子家族成员,其突变导致先天性白内障,但致病机制并不完全清楚。我们前期结果发现:1)Hsf4突变小鼠和敲除斑马鱼晶状体中纤维细胞的细胞器降解障碍;2)Hsf4缺失晶状体中自噬降解功能下降,Hsf4敲除的晶状体上皮细胞中自噬流减弱;3)转录组测序发现Hsf4突变鼠晶状体中部分自噬相关基因表达下降。因此,我们认为晶状体中Hsf4通过转录调控自噬基因的表达介导自噬过程,进而促进纤维细胞分化中细胞器的降解。本项目拟利用Hsf4缺失动物模型及细胞系研究:1)Hsf4介导的自噬在晶状体纤维细胞细胞器清除中的作用;2)Hsf4转录调控自噬的详细分子机制;3)干预自噬对Hsf4缺失导致的先天性白内障的治疗作用。通过本项目研究,阐明自噬在晶状体终末分化中的作用,为研发Hsf4相关白内障的药物提供新方向。
英文摘要
The mechanism regarding to clearance of organelles during lens differentiation is still ambiguous. Failures in clearance of organelles lead to congenital cataract formation. Hsf4 belongs to heat shock factor family, and its mutations cause inherited congenital cataract. However, the detailed pathogenesis how Hsf4 mutations lead to cataract is also unknown. Our previous results suggested that Hsf4 mutated mice and knockout zebrafish fail to degrade the organelles of lens fiber cells during lens differentiation. The autophagic degradation function decreased obviously in Hsf4 deficient lens, while the autophagic flux is reduced in Hsf4 knockout lens epithelial cells. Meanwhile, the expression levels of some autophagy related genes decreased in Hsf4 mutated mice lens. We speculate that Hsf4 transcriptionally activates to promote clearance of lens fiber organelles during lens differentiation. Using Hsf4 deficient animal models and lens epithelial cell lines, we aim to investigate the function of Hsf4 mediated autophagy during removal of lens fiber organelles. We also study the detailed mechanism about how Hsf4 transcriptionally regulated autophagy. The therapeutic effect of autophagic reagents in Hsf4 related congenital cataract will be also investigated. This study will reveal the role of autophagy during lens terminal differentiation and shed light on drug development for Hsf4 related congenital cataract.
晶状体发育异常导致先天性白内障,是儿童致盲的主要原因。为保持透明,晶状体在终末分化过程中其中心纤维细胞清除所有细胞核和细胞器,但相关分子机制并不清楚。自噬作为细胞内清除异常细胞器和大分子的主要途径,其在晶状体纤维细胞细胞器降解中的作用存在争议。我们发现先天性白内障致病基因HSF4缺失小鼠的晶状体纤维细胞中细胞器降解障碍,同时纤维细胞的自噬降解功能异常。利用晶状体体外培养和新生鼠腹腔注射技术发现,雷帕霉素可以激活HSF4缺失晶状体纤维细胞中的自噬并缓解其细胞器降解障碍表型。利用HSF4敲除的晶状体上皮细胞系研究发现HSF4可通过调控自噬泡的起始和成熟过程维持细胞中的自噬流。转录组测序发现HSF4缺失小鼠晶状体纤维中多个自噬相关基因表达下降,其中ATG9a变化最为显著。启动子荧光素酶报告实验和染色质免疫沉淀实验证明HSF4可通过直接结合在ATG9a启动子上调控其转录。免疫荧光实验表明晶状体中ATG9a主要表达于OFZ(organelle free zone)边界区正在分化的纤维细胞中,且呈点状分布,与LC3 foci、线粒体、内质网和高尔基体共定位。晶状体中ATG9a主要为一特殊剪切本ATG9a-X2,有更强的自噬泡形成能力。ATG9a-X2蛋白不稳定易通过溶酶体途径降解,雷帕霉素处理可以稳定HSF4缺失晶状体上皮细胞系和小鼠晶状体中的ATG9a-X2蛋白水平。同时我们构建了多个自噬相关基因的敲除斑马鱼模型,并研究其晶状体发育情况。本项目的研究明确了自噬在晶状体纤维细胞分化过程中细胞器降解中的作用,阐释了HSF4调控自噬的分子机制,并提示激活自噬可作为先天性白内障治疗的潜在手段。
热休克因子4感应蛋白质内稳态调控晶状体发育的机制研究
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批准号:81770911
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项目类别:面上项目
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资助金额:56.0万元
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批准年份:2017
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负责人:崔秀坤
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依托单位:
模式生物研究Hsf4b/T472磷酸化修饰障碍诱发白内障的分子机理
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批准号:81400387
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:23.0万元
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批准年份:2014
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负责人:崔秀坤
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依托单位:
国内基金
海外基金