PP2A调控CFTR去磷酸化的分子机制及在COPD早期预防中的作用

Despite the high incidence and high morbidity of chronic obstructive pulmonary disease (COPD), the existing treatment measures such as bronchiectasis or anti-inflammatory therapy cannot reverse early pathological physiological changes.An important pathological feature of COPD is the imbalance of salt and water transport in respiratory epithelium and one of the crucial ion channels is the CFTR chloride ion channel. The activity of CFTR is affected by its phosphorylation level and its dephosphorylation is regulated by phosphorylation phosphatase 2A (PP2A), but the molecular mechanism is still not clear. Our project is going to study the interaction of CFTR and PP2A complex by the analysis methods of biochemistry and cell biology. We will obtain the thermodynamics and dynamics characteristics of the complex formation. Furthermore, we are going to explain the functional mechanism of CFTR dephosphorylation by PP2A and explore the pathogenesis of chronic airway inflammation. Our study will hopefully improve the phosphorylation level and the ion transfer function of CFTR by disrupting PP2A activity, and thus decrease the symptoms of chronic airway inflammation and provide new ideas for the early intervention of COPD.

慢性阻塞性肺病（COPD）发病率高、致残率高，然而现有治疗措施如支气管扩张治疗 、抗炎治疗，并不能逆转早期的病理生理变化。慢阻肺早期的一个重要病理特征是呼吸道上皮粘蛋白和水盐代谢转运的不平衡，其中一个起关键作用的离子通道是CFTR氯离子通道。CFTR的活性受其磷酸化水平影响，调节其去磷酸化的是磷酸酶2A (PP2A)，但调控的分子机制并不清楚。本项目拟通过生物化学和细胞生物学的分析方法研究CFTR-PP2A的相互作用，获取二者结合的热力学与动力学特性，在此基础上进一步阐释PP2A调控CFTR去磷酸化的功能机制，探索慢性气道炎症的致病机理。本研究将有望通过调控PP2A的活性，提高CFTR的磷酸化水平及离子转运功能，进而改善慢性气道炎症，为早期干预慢阻肺进展提供新思路。

慢性阻塞性肺病（COPD）发病率高、致残率高，然而现有治疗措施如支气管扩张治疗、抗炎治疗，并不能逆转早期的病理生理变化。慢阻肺早期的一个重要病理特征是呼吸道上皮粘蛋白和水盐代谢转运的不平衡，其中一个起关键作用的离子通道是CFTR氯离子通道。CFTR的活性受其磷酸化水平影响，调节其去磷酸化的是磷酸酶2A (PP2A)，但调控的分子机制并不清楚。香烟烟雾会加重COPD患者的症状, 使其难以治疗, 但其分子机制尚不清楚。本课题通过 pull down、分子筛、Octet 等生物化学的手段证实了 CFTR 与 PP2A 的相互作用，推测慢阻肺的早期发病可能与磷酸化水平改变有关。我们进一步通过吸烟法完成了大鼠的 COPD 模型建立，并采用肺功能检测仪分析气道反应性、肺组织HE染色评价各组大鼠气道炎症程度及病理改变情况、ELISA 法检测血清和肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid，BALF）中炎性细胞因子的浓度，对所建立的 COPD 模型进行综合评价。我们进一步检测了该模型中 HDAC2、Akt 磷酸化水平的表达，发现了吸烟会通过提高 PI3K-δ/Akt 信号通路中 Akt 的磷酸化水平进而降低 HDAC2 蛋白的表达水平。本研究为COPD中香烟烟雾暴露的机理提供了新的见解，这些结果为早期干预慢阻肺提供了新的思路, 并强调COPD患者需要一个无烟环境。