Frataxin loss induces endothelial dysfunction to promote pulmonary hypertension

项目总结： 背景：肺高压症(PH)是一种严重影响肺血管系统功能的疾病，具有严重的并发症。 病理生理学说，这在很大程度上仍然是未知的。我的导师的实验室是在微RNA的基础上建立的-130/301。 家庭作为家庭发育的主要调解人，定义了一套独立的家庭机制，由家庭建立起铁-硫化物(Fe-S)的集群。 缺铁促进PH值。铁-S簇是一种生物无机蛋白质辅因子，是调节线粒体和细胞免疫功能的关键因素。 FXN是一种线粒体蛋白质，对铁-S的生物发生起着至关重要的作用。FXN的丢失是由于发现了一个重复的三核苷酸。 突变可导致Friedreich‘s共济失调(FRDA)，这是一种以神经功能障碍和肥厚性疾病为特征的遗传病。 心肌病。肥厚型心肌病常伴有肺高压，认为这可能是左心衰的主要结果。 而不是直接导致肺血管功能障碍。然而，我还没有发现，在缺氧的情况下，。 FXN是触发肺高压的一个关键因素，它下调了FXN在肺血管内皮细胞中的表达。 患有肺高压的小鼠和人类的肺血管功能均下降。因此，出现了这种FXN缺乏的情况。 血管内皮细胞、线粒体、血管运动和细胞凋亡指数的改变，从而导致我们获得了关于这一问题的初步数据。 体内PH值的改变。综合来看，FXN基因在PH值中可能没有直接的作用。假设：FXN基因缺乏症。 在低氧或基因突变的诱导下，它会扰乱血管内皮细胞的新陈代谢和功能，从而促进PPH。 具体目标：1)确定FXN的缺氧性和下调调控是否由ImiR-130b控制。我有。 研究发现，FXN的成绩单中包含了一个可能的具有约束力的结合位点，用于与PH值相关的基因miR-130b.由得失决定-- 在肺动脉和内皮细胞中的功能方法，我将不会确定是否有缺氧诱导的MIR-130b。 减少FXN的表达，从而定义了MmiR-130b、FXN、和-FXN之间的因果关系。 2)确定FXN的丢失是否会削弱线粒体的呼吸功能和内皮细胞的功能。 来自FRDA患者的内皮细胞和可诱导的多潜能干细胞来源的内皮细胞(IPSC-ECs)，他说。 他是否会检验这一假说，即FXN缺乏会导致铁-S簇依赖的线粒体DNA功能障碍，从而导致。 在内皮细胞的表型变化方面(例如，细胞凋亡、细胞增殖)。如果成功，这些发现可能会建立起一个关键的生物学联系。 在缺氧或遗传因素导致的FXN丢失和内皮功能障碍之间，与PH值一致。 3)确定FXN的丢失和线粒体功能障碍是否在体内易患肺高压。 他莫昔芬依赖的内皮细胞和FXN基因敲除的小鼠模型，我将进一步验证FXN基因缺陷的假说。 在这种情况下，肺血管内皮细胞促进了分子、组织学、血液动力学和血液动力学的变化，并与PH值一致。 如果成功，这些结果将进一步验证FXN集团在PPH未来发展战略中的整体地位和直接作用。 意义：这个项目是一个理想的结构化项目，可以把我培养成一名优秀的内科医生-科学家，并弥合两人之间的差距。 基础医学和临床医学。我的目标是为解决目前对铁的认识不足的问题做出贡献-S说。 蛋白质参与血管内皮细胞的功能。我还可以确定FXN是PPH的关键致病因子，提供了更大的潜力。 在诊断FRDA的过程中，患者面临着患上肺高压的风险，并正在将FXN定义为一种新的治疗药物的靶向药物，以使所有的肺高压患者受益。

Project Summary  Background:  Pulmonary  hypertension  (PH)  is  a  deadly  disease  of  the  lung  vasculature  with  a  complex  pathophysiology  that  remains  largely  undefined.  My  mentor’s  laboratory  established  the  microRNA-­130/301  family as a mediator of PH development and defined a separate mechanism by which iron-­sulfur (Fe-­S) cluster  deficiency promotes PH. Fe-­S clusters are bioinorganic cofactors essential to mitochondrial and cellular function.  Frataxin (FXN) is a mitochondrial protein crucial to Fe-­S biogenesis. Loss of FXN due to a trinucleotide repeat  mutation causes Friedreich’s ataxia (FRDA), a disease characterized by neurologic dysfunction and hypertrophic  cardiomyopathy.  Hypertrophic  cardiomyopathy  is  often  accompanied  by  PH,  thought  to  be  the  result  of  left  ventricular stiffening rather than direct dysfunction of the pulmonary vessels. However, I have found that hypoxia,  a  key  trigger  of  PH,  down-­regulated  FXN  expression  in  pulmonary  arterial  endothelial  cells.  FXN  was  also  decreased  in  the  pulmonary  vasculature  of  mice  and  humans  with  PH.  Consequently,  such  FXN  deficiency  altered endothelial mitochondrial, vasomotor, apoptotic indices, thus leading to preliminary data regarding the  alteration of PH in vivo. Taken together, there may be a direct role for FXN in PH. Hypothesis: FXN deficiency,  induced by hypoxia or genetic mutation, disrupts endothelial metabolism and function to promote PH.   Specific Aims: 1) Determine whether hypoxic down-­regulation of FXN is controlled by miR-­130b. I have  found that the FXN transcript contains a possible binding site for the PH-­relevant miR-­130b. By gain-­ and loss-­ of-­function methods in pulmonary arterial endothelial cells, I will determine whether hypoxia-­induced miR-­130b  decreases FXN expression, thus defining a causative relationship among miR-­130b, FXN, and Fe-­S biogenesis.   2) Determine whether FXN loss attenuates mitochondrial respiration and endothelial function. In primary  endothelial cells and inducible pluripotent stem cell-­derived endothelial cells (iPSC-­ECs) from FRDA patients, I  will test the hypothesis that FXN deficiency induces Fe-­S cluster-­dependent mitochondrial dysfunction, resulting  in endothelial phenotypic changes (e.g., apoptosis, proliferation). If successful, findings could establish a key link  between hypoxia-­ or genetically-­driven FXN loss and endothelial dysfunction consistent with PH.  3) Establish whether FXN loss and resulting mitochondrial dysfunction predisposes to PH in vivo. In a  tamoxifen-­dependent endothelial cell FXN knockout mouse model, I will test the hypothesis that FXN deficiency  in the pulmonary endothelium promotes molecular, histologic, and hemodynamic changes consistent with PH. If  successful, these results will validate an integral and direct role for FXN in the development of PH.  Significance: This project is ideally structured to train me as a physician-­scientist and bridge the gap between  basic science and clinical medicine. I aim to contribute to the currently deficient understanding of Fe-­S assembly  proteins in endothelial function. I could also identify FXN as a key pathogenic factor in PH, offering the potential  of diagnosing FRDA patients at risk for PH and defining FXN as a new drug target to benefit all PH patients.