KBP微管转运在心肌分化成熟,重塑和心血管神经支配中的作用机制
批准号:
32070808
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
孙云甫
依托单位:
学科分类:
组织器官发育及体外构建
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙云甫
中文摘要
kinesin结合蛋白KBP调控细胞内微管动态,分子和线粒体转运,在细胞增殖,迁移分化和轴突生长中发挥作用。人类KBP变异可导致中枢和肠道神经发育障碍综合症。心肌细胞KBP与线粒体和微管共定位,但作用不明。我们建立了多种KBP敲除小鼠模型。KBP全身敲除小鼠生后死亡,部分伴心肌发育不良。心肌和神经嵴细胞特异性KBP敲除小鼠能够存活,但后者感觉神经生长障碍伴肢端水肿坏死。假设:通过调控细胞微管动态,关键分子和线粒体转运和代谢,KBP调控了心肌分化成熟和神经轴突生长。利用上述小鼠模型,通过免疫生化,转录和表观组学分析,将阐明KBP在心肌细胞分化成熟,增殖和再生中的作用机制;揭示KBP在心肌病,心梗和心衰等病理重塑中的作用;阐明KBP在外周神经系统形成和心脏血管支配中的作用,探讨神经血管互作在血管结构和功能维护中的作用。本研究将为心肌重塑以及神经血管的互作机制提供新见解。
英文摘要
KBP is kinesin-binding protein that plays important roles in regulation of microtubule dynamics and intracellular cargo trafficking and mitochondrial localization. Mutations of KBP in humans underlie developmental anomalies in Goldberg–Shprintzen syndrome, characterized by defects in the central and enteric nervous system. KBP is highly expressed in cardiomyocytes, where it is co-localized with microtubule and mitochondria, however, its role in cardiac development and function remains unknown. We generated several KBP knockout mouse lines, include global KBP knockout (KO) and mice with KBP being specifically ablated in cardiomyocyte (Tnt-Cre;KBP) or neural crest cell (Wnt1-Cre;KBP) lineages. Preliminary study revealed that KBP-KO mice died shortly after birth with phenotypes of cardiomyopathy. Ablation of KBP in neural crest resulted in defects in sensory neuron axon growth and innervation. We hypothesis that, by regulating intracellular trafficking and localization of proteins and organelles including mitochondria, and mitochondrial biogenesis and metabolism, KBP is essential for myocardial proliferation, differentiation, maturation, and remodeling. KBP is required for peripheral nervous system development and vascular innervation. By using these KBP mouse lines, we will study roles of KBP in: 1) perinatal cardiomyocyte polarity and maturation, and in maintenance of cardiac structure and function; 2) cardiac proliferation and regeneration; 3) the pathogenesis of cardiomyopathy, myocardial infarction and heart failure; 4) Peripheral neuronal differentiation and vascular innervation, as well as neurovascular interaction. Results of the proposed studies will give novel mechanistic insights into related cardiovascular diseases and provide potential targets for better therapeutic intervention.
KBP/Kifbp是动力蛋白Kinesin的结合蛋白,在细胞内物质线粒体的转运以及微管-actin网络的互作中发挥重要作用。人类KBP变异导致大脑皮层和肠道神经发育障碍。前期研究发现敲除全身KBP小鼠出生后死亡,心脏较小,室壁变薄。我们推测KBP通过调控线粒体的转运定位和代谢功能和调控细胞骨架结构和功能,在心脏生长成熟重塑,以及在外周神经元轴突生长支配中起重要作用。本项目利用细胞特异性KBP敲除小鼠(T-CKO),构建了心梗和TAC模型,通过心脏超声和免疫组织学,转录组和代谢组学等方法,探讨了KBP在心脏和外周感觉神经分化形成中的作用和机制。我们发现,T-CKO心肌细胞面积变小,骨架网络(肌动蛋白和微管)减少,排列紊乱;变异小鼠体型和心脏变小,室壁薄,基础心脏功能偏低,在心梗和TAC下,T-CKO心肌病理性重塑受阻,心功能受损更加显著。代谢组学分析显示了KBP在线粒体与嘌呤体运输,共定位和物质交换中的重要作用,其缺失导致嘌呤合成和线粒体功能障碍,能量合成减少和AMP和GMP的上调,从而影响了心脏的收缩功能。在外周神经系统,KBP的缺失导致神经脊干细胞(NCC)向感觉神经元和胶质细胞谱系分化障碍,前体细胞因子表达上调并且出现脊髓中枢神经元基因的异位表达,表明了KBP在NCC细胞特性的维护和神经分化中起重要作用。同时,部分信号分子或受体的差异表达在调控神经和血管发育和互作中发挥作用。KBP在NCC中的基因调控机制可能涉及细胞骨架与核骨架的互作及染色质构象调控,有待进一步研究。
窦房结细胞谱系来源及其互作在窦房结发育和功能中的作用和机制
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批准号:32370889
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:孙云甫
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依托单位:
转录因子Isl1在心脏形成中的作用及其调控机制
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批准号:81570285
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项目类别:面上项目
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资助金额:67.0万元
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批准年份:2015
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负责人:孙云甫
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依托单位:
LIM同源结构域转录因子Isl1在自主神经系统发育中的作用
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批准号:81171069
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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:2011
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负责人:孙云甫
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依托单位:
利用HNC4谱系细胞探讨心脏起搏传导系统的细胞起源
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批准号:31071280
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项目类别:面上项目
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资助金额:36.0万元
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批准年份:2010
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负责人:孙云甫
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依托单位:
国内基金
海外基金