DDAH-1通过调节PreP活性降解线粒体内Aβ的机制研究

基本信息
批准号:81901075
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.50
负责人:谈艳
学科分类:
依托单位:同济大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
线粒体阿尔茨海默病二甲基精氨酸二甲胺水解酶前序蛋白酶β淀粉样多肽
结项摘要

Mitochondrial beta-amyloid polypeptide (Aβ) is an important factor leading to mitochondrial dysfunction.Presequence protease (Prep) is the only enzyme to degrade Aβ in mitochondria found so far. Its activity will determine the content of Aβ in mitochondria, but its regulation mechanism is still unclear. Our preliminary results showed that dimethylarginine dimethylamine hydrolase-1 (DDAH-1), mainly expressed in the outer membrane of mitochondria, could significantly reduce the content of Aβ in mitochondria. Then, it needs further research whether DDAH-1 regulate the content of Aβ in mitochondria through PreP. We propose the following hypothesis: DDAH-1 may reduce oxidative modification of PreP and maintain its activity of degrading Aβ in mitochondria through 1)the enhanced activity of methionine sulfoxide reductases by up-regulating local nitric oxide concentration in mitochondria and 2) the down-regulating content of ROS induced by asymmetric dimethylarginine in mitochondria. To verify this hypothesis, we will use a series of molecular biological methods in vitro to clarify the specific molecular mechanism of DDAH-1 regulating the content of Aβ in mitochondria, and further validate it in the DDAH-1 gene knockout rat model. This study attempts to provide a new target for the diagnosis and treatment of AD from the perspective of regulating Aβ in mitochondria.

线粒体内Aβ可导致线粒体功能紊乱,而前序蛋白酶(PreP)是目前发现线粒体内Aβ的唯一降解酶,其活性将决定线粒体内Aβ的含量,但调节机制未明。我们的预实验结果显示二甲基精氨酸二甲胺水解酶(DDAH-1)可明显减低线粒体内Aβ的含量,并证实其主要表达于线粒体外膜。那么位于线粒体的DDAH-1是否通过对PreP活性的调节影响线粒体内Aβ的含量,其具体机制如何呢?为此,我们提出如下假说:DDAH-1可能通过1)上调线粒体内一氧化氮浓度从而增加线粒体内蛋氨酸硫氧化物还原酶表达;2)下调线粒体内非对称性二甲基精氨酸所增加的ROS含量,最终降低PreP的氧化修饰水平,维持其降解线粒体内Aβ的活性。我们将在体外研究中采用一系列分子生物学方法,明确DDAH-1调控线粒体内Aβ含量的具体分子机制,并进一步在DDAH-1基因敲除大鼠模型中予以验证。本研究试图从调控线粒体内Aβ这一角度,为AD的诊疗提供新靶点。

项目摘要

淀粉样β蛋白(Amyloid-β peptide,Aβ)在线粒体中积累,已证实这在在阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease ,AD)的发生发展中发挥了关键作用。当前的研究显示神经元暴露于聚集的Aβ可导致线粒体受损和线粒体自噬水平失调,这表明线粒体内Aβ含量的变化可能影响线粒体自噬水平并干扰AD的进展。然而,线粒体内Aβ对线粒体吞噬的直接影响尚未可知。在本研究中,直接改变线粒体中Aβ含量后评估线粒体自噬水平的变化。我们通过用线粒体相关质粒(包括线粒体外膜蛋白易位酶22(mitochondrial outer membrane protein translocase 22,TOMM22)和40(TOMM40)或蛋白酶(Presequence protease,PreP)过表达质粒转染细胞,直接改变线粒体内的Aβ含量。通过TEM、Western blot、mito-Keima构建体、细胞器跟踪器和探针JC-1测定等实验方法或技术来评估线粒体自噬水平的变化。本研究的体内和体外实验结果表明,线粒体Aβ含量的增加可以提高线粒体自噬水平;PreP的过表达可以通过调节活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平和线粒体膜电位来逆转线粒体内Aβ诱导的线粒体自噬水平。这些数据为线粒体内Aβ在AD的病理生理过程中的作用提供了新的见解。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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