缺氧微环境下钙网蛋白在心肌细胞线粒体中的具体分布、移位机制及其功能研究

Calreticulin, a calcium-binding protein, is mainly distributed in the endoplasmic reticulum. In the previous proteome study, we discovered that calreticulin existed in myocardial mitochondria by accident. However, the exact location, translocation machinery and possible function are not yet known. In this project, the ingredient of mitochondria will be separated to reveal the specific distribution of calreticulin. Co-immunoprecipitation method will be used to analyze the relationship among calreticulin, translocase of outer membrane and hsp90. And then, a cell model with different mitochondrial content of calreticulin will be generated. The mitochondrial function, cell apoptotic rate, the activation of apoptotic pathways, and also the upstream regulators will be determined to explore the possible role of mitochondrial calreticulin. Finally, the value of mitochondrial protection by targeting calreticulin translocating mitochondria will be assessed via animal experiment in cor pulmonale. In a word, this project aim to further uncover the function of mitochondrial calreticulin, reify the mechanism of cor pulmonale and explore new drug for preventing cor pulmonale.

钙网蛋白(CRT)是一种主要分布于内质网的钙结合蛋白，本课题组在前期心肌线粒体蛋白组学研究中首次发现线粒体中存在CRT，但线粒体中CRT的具体分布位置、转运机制及其在缺氧微环境下心肌细胞和线粒体损伤中的作用均尚未明确。本项目是前期研究的深入，拟首先分离线粒体各组分，确定CRT在线粒体中的具体分布位置；然后，利用免疫共沉淀法分析CRT与线粒体外膜转运体复合物及其上游分子的共定位关系，揭示CRT移位线粒体的可能机制；此后，利用上述转运机制构建线粒体中CRT差异水平的缺氧细胞模型，探讨缺氧微环境下CRT移位线粒体对线粒体功能和心肌细胞凋亡的调控作用及机制；最后，通过动物实验评估以CRT移位线粒体为靶点的线粒体保护策略在肺源性心脏病防治中的应用价值。本研究不仅有助于揭示缺氧微环境下CRT移位线粒体的生物学意义，还可为肺源性心脏病发病机制的探索以及新型特异性药物的研发提供重要的实验依据和理论支持。

钙网蛋白(CRT)是一种主要分布于内质网的钙结合蛋白，本课题组在前期心肌线粒体蛋白组学研究中首次发现线粒体中存在CRT，但线粒体中CRT的具体分布位置、转运机制及其在缺氧微环境下心肌细胞和线粒体损伤中的作用均尚未明确。.本项目是前期研究的深入，拟首先分离线粒体各组分，确定CRT在线粒体中的具体分布位置；然后，利用免疫共沉淀法分析CRT与线粒体外膜转运体复合物及其上游分子的共定位关系，揭示CRT移位线粒体的可能机制；此后，利用上述转运机制构建线粒体中CRT差异水平的缺氧细胞模型，探讨缺氧微环境下CRT移位线粒体对线粒体功能和心肌细胞凋亡的调控作用及机制；最后，通过动物实验评估以CRT移位线粒体为靶点的线粒体保护策略在肺源性心脏病防治中的应用价值。.研究结果发现CRT主要分布于线粒体内膜，在持续缺氧刺激下CRT通过HSP90介导的TOM复合物转运机制移位至线粒体内。CRT移位线粒体内通过诱导线粒体膜电位降低、呼吸链酶复合物活性降低介导心肌细胞线粒体结构和功能损伤，通过活化内源性凋亡通路参与诱导心肌细胞凋亡，使用HSP90抑制剂可以有效抑制上述病理生理过程的发生。动物实验证实阻断CRT向线粒体移位可以有效缓解持续缺氧环境中心肌细胞线粒体损伤和细胞凋亡。.除原计划的研究内容外，课题组还继续深入研究线粒体中CRT的生物学功能，从内质网应激、线粒体自噬、内质网-线粒体交互作用和凋亡上游调调控等四个方面进行发散研究。初步研究结果证实CRT移位线粒体促使线粒体自噬的发生，CRT移位线粒体可能是内质网-线粒体交互作用的一种表现形式。.本项目的主要科学意义在于首次揭示了CRT移位线粒体的具体定位和转位机制，率先论证了线粒体中CRT的生物学作用，丰富了线粒体功能和细胞凋亡的调控机制，并通过动物实验证实了以线粒体保护为策略的治疗手段将成为未来防治肺心病的重要切入点。