ESDN调控血管内皮细胞VEGF受体再循环的机制及意义

Endothelial and smooth muscle cell-derived neuropilin-like protein (ESDN) is a neuropilin-related transmembrane protein, highly expressed in the arteries of graft arteriosclerosis. Our group as well as others has previously demonstrated that ESDN, a novel regulator of VEGF receptor, regulates VEGF-induced endothelial cells signal transduction and modulates developmental and adult angiogenesis, but the molecular mechanism underlying the modulation is still unclear. We hypothesized that ESDN may regulate VEGF receptor activity through modulating VEGF receptor recycling. The aims of this project are: 1) to find the evidences of ESDN affects VEGF receptor endocytosis and recycling to plasma membrane in endothelial cells; 2) to investigate ESDN affects the movement of the cortical actin filament network below the cell membrane, which involved in variety of cellular processes including VEGF receptor endocytosis and trafficking; 3) to illustrate the molecular mechanism of balance between VEGF receptor-mediated endocytosis and degradation by ubiquitination. Endothelial injury models will be used to illustrate the mechanism of ESDN function in vascular remodeling using Esdn knockout mice and endothelial cell-specific conditional knockout mice. As a regulator of VEGF receptor, ESDN could be a potentially therapeutic target for the treatment of cardiovascular diseases based on the regulating of VEGF receptor activity.

ESDN是一种分子结构与Neuropilin类似的跨膜蛋白，在移植血管的硬化过程中表达显著升高。我们既往的研究发现，ESDN可促进内皮细胞VEGF信号转导途径的激活，并促进血管生成，是一种新型的VEGF受体调节因子。但是，ESDN调节VEGF受体活性的分子机制尚不清晰。我们推测ESDN可能通过促进VEGF受体的再循环过程而影响内皮细胞功能的改变。本研究拟探讨ESDN对内皮细胞质膜表面VEGF受体内吞过程的影响；对内吞体形成的影响；以及和参与内吞体转运的细胞骨架蛋白表达的相互关系；进而揭示ESDN调节VEGF受体泛素化以及再循环动态平衡的分子机制。利用Esdn-/-和EsdnΔEC小鼠血管内皮损伤模型验证ESDN在血管新生内膜形成过程中的重要作用，为发掘基于VEGF受体功能相关的心血管疾病干预性药物设计提供新靶点。

心血管疾病是一种危害人类生命和健康的最严重的疾病之一。由于环境污染、饮食习惯的改变和生活节奏的加快，心血管疾病的发病率呈逐年上升趋势。据估测，到2030年，中国心血管疾病患者将增加2130万人。因此阐明心血管疾病发病的病理生理过程及其分子机制对于该类疾病的预防和治疗起着至关重要的作用。我们曾报道，在心血管组织最重要的构成细胞—血管内皮细胞中，内皮和平滑肌细胞衍生的神经纤毛样蛋白（endothelial cell and smooth muscle cell derived neuropilin like protein, ESDN）直接与血管内皮生长因子2型受体（VEGFR-2）结合，通过抑制一些负调控蛋白与VEGFR-2的结合而促进受体激活，促进VEGF依赖的血管生成过程。血管生成是机体发育和生长过程中的关键步骤，在伤口愈合，缺血性心脏和外周动脉疾病，糖尿病视网膜病变和肿瘤发生发展中起重要作用。我们推测ESDN调控VEGFR-2的活性可能与其调控受体内吞作用和泛素化过程相关，项目以基因敲除小鼠、内皮特异性敲除ESDN小鼠制备心血管动物模型，以培养的内皮细胞作为研究对象，在全转录组分析和LncRNA分析的基础之上，同时还对其进行了进行了全蛋白TMT标记定量蛋白质组学及修饰标记定量蛋白质组的研究，结合生物化学和分子生物学的技术手段确定ESDN表达变化调控VEGFR-2再循环的机制；探明ESDN表达变化与VEGFR-2的泛素化的关系，同时证实ESDN通过调控VEGFR-2再循环的动态平衡，进而参与血管损伤的病理生理过程。阐明其分子机制有助于理解ESDN表达与血管损伤等心血管疾病病理生理过程的关系，以便更有效、更合理的使用干预VEGFR-2功能类药物，为与VEGF受体密切相关的心血管疾病的防治和癌症控制提供药物干预的新靶点，成为防治心血管疾病和控制癌症的有效武器。