PHD-AMPK途径中PHD诱导心肌细胞内钙释放的分子机制研究

基本信息
批准号:81571876
项目类别:面上项目
资助金额:57.00
负责人:颜洪
学科分类:
依托单位:西南医科大学
批准年份:2015
结题年份:2021
起止时间:2016-01-01 - 2021-06-30
项目状态: 已结题
项目参与者:陈建,宋华培,胡炯宇,张东霞
关键词:
脯氨酸羟化酶结构域蛋白缺氧腺苷酸活化蛋白激酶钙信号
结项摘要

Hypoxia is the most common pathological and physiological phenomenon. Lower oxygen concentration triggers a series of oxygen adaptive reactions which is critical for cell and the whole body to survive. Recent studies demonstrate that, proline hydroxylase domain-containing enzymes (PHDs) is not only a sensitive oxygen sensors, but also the important oxygen adaptive response inducer. Our research found that, PHD-CaMKK-AMPK is a new cascade mediating hypoxic energy protection, and the sarcoplasmic reticulum (SR) Ca2+ released through RyR chanel caused by PHD inhibition is the key to the signal cascade. But the molecular mechanism about the calcium signal induction is unclear. This study, based on the latest research progress and our own research findings, we put forward a hypothesis that "PHD may interact with PDE4D directly, lead to activation of cAMP/PKA pathway, Ca2+ realease from SR. " So , we plan to research interaction of PHD and PDE4D and investgate “PHD-PDE4D-cAMP-PKA” pathway in cardiomyocytes, and tries to explore the molecualr mechanisms in PHD- Ca2+- AMPK pathway. These data would provide new clues to develop clinical strategies and approaches for the prevention and also treatment of heart hypoxic/ischemic disease.

缺氧是许多疾病条件下最常见的病生现象,氧浓度降低所触发的一系列缺氧适应性反应对细胞乃至机体的存活至关重要。现认为,脯氨酸羟化酶结构域蛋白(PHD)不仅是缺氧的感受器和传递者,还是缺氧适应性反应的启动者。我们前期研究发现,PHD-CaMKK-AMPK是一条新的缺氧能量保护途径,开放PHD信号通路所引发的心肌细胞内RyR2通道Ca2+释放是介导该途径的关键启动信号,但其分子机制目前尚不甚清楚。基于国际最新进展和前期工作基础,提出“PHD很可能通过直接作用于RyR2上的磷酸二酯酶4D(PDE4D),激活cAMP/PKA途径,使RyR2通道磷酸化,诱导SR钙库释放Ca2+”这一假说。为此,本项目拟从验证PHD-PDE4D-cAMP-PKA引发RyR2钙释放这一假说入手,力图阐明PHD-Ca2+-AMPK途径中缺氧信号向细胞内钙信号转换的分子机制,为防治心肌缺氧损害提供新的理论依据和治疗靶点。

项目摘要

脯氨酸羟化酶结构域(Prolyl hydroxylase domain,PHD)作为细胞的氧感受器,诱导细胞对缺氧,特别是在能量代谢动态平衡调节方面的一系列反应。开放PHD信号通路所诱发的心肌细胞内Ca2+释放是介导PHD调控能量代谢途径的关键启动信号,但其分子机制尚不清楚。本研究通过抑制剂和RNA干扰等方法激活心肌细胞中的PHD信号入手,力图探索PHD-Ca2+-AMPK钙释放的潜在机制,阐明PHD-Ca2+-AMPK途径中细胞内钙信号向转换缺氧信号的分子机制。研究证明:PHIs诱导H9C2细胞内游离Ca2+荧光增强并且激活AMPK、TRPA1、CaMKⅡ;TRPA1抑制剂HC030031(10umol/l)、钙调蛋白依赖性蛋白激酶(Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II,CaMKII)抑制剂KN93、兰尼碱抑制剂(Ryanodine)均能抑制PHIs诱导的胞内Ca2+增加和AMPK激活;进一步研究发现PHIs和PHD2shRNA均能有效激活CaMKII和TRPA1;然而,三磷酸肌醇受体(inositol(1,4,5)-triphosphate receptor,IP3R)抑制剂、蛋白激酶A(Protein kinase A,PKA)抑制剂H89、PDE4D抑制剂IBMX并没有明显抑制PHD诱导的胞内Ca2+释放和AMPK激活;免疫共沉淀实验证明PHD2和PDE4D的相互作用,并证明PHD2可调节胞内PDE4D的活性和表达。综上所述,PHD可通过TRPA1离子通道激活CaMKⅡ途径,诱导肌质网RyR2钙释放,从而激活AMPK,启动心肌细胞缺氧能量保护性效应。即我们证明了PHD/TRPA1/CaMKⅡ/Ca2+/AMPK途径的存在,为调节细胞Ca2+水平和适应细胞缺氧机制提供了新的视角,为开发新的治疗药物,特别是治疗缺血性和缺氧性疾病提供了新的理论依据和潜在的替代方案。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于分形维数和支持向量机的串联电弧故障诊断方法

基于分形维数和支持向量机的串联电弧故障诊断方法

DOI:
发表时间:2016
2

Himawari-8/AHI红外光谱资料降水信号识别与反演初步应用研究

Himawari-8/AHI红外光谱资料降水信号识别与反演初步应用研究

DOI:
发表时间:2020
3

丙二醛氧化修饰对白鲢肌原纤维蛋白结构性质的影响

丙二醛氧化修饰对白鲢肌原纤维蛋白结构性质的影响

DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190411-143
发表时间:2020
4

PI3K-AKT-mTOR通路对骨肉瘤细胞顺铂耐药性的影响及其机制

PI3K-AKT-mTOR通路对骨肉瘤细胞顺铂耐药性的影响及其机制

DOI:
发表时间:2021
5

TGF-β1-Smad2/3信号转导通路在百草枯中毒致肺纤维化中的作用

TGF-β1-Smad2/3信号转导通路在百草枯中毒致肺纤维化中的作用

DOI:10.13692/ j.cnki.gywsy z yb.2016.03.002
发表时间:2016

颜洪的其他基金

批准号:30600649
批准年份:2006
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

FHF2对肥厚心肌钙致钙释放的影响及其机制研究

批准号:81900249
批准年份:2019
负责人:杨晶
学科分类:H0202
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

心肌细胞内的钙信号及调控机制

批准号:39970273
批准年份:1999
负责人:臧伟进
学科分类:C1101
资助金额:13.00
项目类别:面上项目
3

心肌型钙释放通道的结构及分子间相互作用

批准号:30370379
批准年份:2003
负责人:尹长城
学科分类:C0503
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
4

七氟醚诱导细胞内质网钙释放介导程序性坏死在术后认知功能障碍中的作用

批准号:81771134
批准年份:2017
负责人:王秋筠
学科分类:H0902
资助金额:54.00
项目类别:面上项目