兰尼碱受体新型穿膜肽配体calcin家族的结构-功能关系及其对儿茶酚氨多形性室性心动过速的拮抗效应

基本信息
批准号:81770329
项目类别:面上项目
资助金额:55.00
负责人:肖良
学科分类:
依托单位:中国人民解放军第二军医大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:Hector H. Valdivia,宋晓伟,Carmen Valdivia,徐拯,王倩倩,陈曦,张慧
关键词:
calcin兰尼碱受体兴奋收缩偶联儿茶酚胺多形性室性心动过速
结项摘要

Calcin is a set of globular cell-penetrating peptide ligands of ryanodine receptors (RyRs) with high affinity and exquisite selectivity. The defining characteristic of calcins is their capacity to stabilize RyR openings in a long-lasting subconducting state. They show a wide range of activities from 0.3 nM to 375 nM, therefore displaying a great potential to treat RyR-related diseases. Previously, we have provided a comprehensive analysis of the structure–function relationships of the nine known calcins, based on their primary sequence, three-dimensional modeling, and functional effects on skeletal RyRs. Using the RyR2-R4496C CPVT mouse model, we further confirmed the inhibition of Imperacalcin (the 1st calcin) on spontaneous Ca2+ releases by partial depletion of Ca2+ from sarcoplasmic reticulum in molecular and cellular levels. In intact mice, our investigations showed that Imperacalcin significantly antagonized the moderate symptoms of CPVT like premature ventricular contraction and discontinuous bidirectional ventricular tachycardia, but not the serious symptoms continuous bidirectional/polymorphic ventricular tachycardia. In this study, our first aim is to dissect the pivotal amino acids, functional important amino acids, non-pivotal amino acids, as well as the motif distribution that determine RyR pharmacology and thus to analyze the structure-function relationships, and the interaction of calcin-RyRs using a serious of manually synthesized calcin mutants. Then, we will design and optimize the calcins from primiary sequence and spatial structure, which will be further selected to optimize their capacity to antagonize the bidirectional/polymorphic tachyarrhythmias using the RyR2-R4496C mutant mice from the molecular, cellular and intact mice levels, therefore, to develop a novel paradigm for the treatment of calcium-dependent arrhythmias like CPVT, results may also be applied to other cardiomyopathies where controlled unloading of SR Ca2+ may be desirable.

calcin是一组特异性激活兰尼碱受体(RyRs)的高亲和力蝎毒素穿膜多肽配体,活性0.3~375 nM,具有很好的应用于RyRs相关疾病的潜力。我们在前期研究8种天然calcin结构功能特性的基础上,从分子、细胞与整体动物三层面证实了代表性Imperacalcin具有主动释放并部分耗竭肌浆网Ca2+,抑制心肌细胞自发性Ca2+释放,拮抗以RyR2-R4496C突变小鼠为模型的CPVT室性期前收缩、非连续性双向室速等轻、中度症状的效应,但对连续性双向/多形性室速等严重症状的作用则相对有限。因此,本课题我们拟人工获取系列突变calcin,通过活性检测与生物信息学分析明确关键氨基酸、影响功能的重要氨基酸、非关键氨基酸以及模体片段信息等阐述其结构功能关系的同时对calcin进行人工优化,验证并提升其对CPVT的拮抗效应,期望筛选出活性更强、更具治疗CPVT等Ca2+紊乱性心律失常潜力的先导多肽。

项目摘要

心血管疾病是我国居民疾病死亡的首要原因,而Ca2+紊乱性心律失常是最常见的难治性心血管疾病之一。蝎毒素Calcin多肽具有通过作用于心肌细胞RyRs部分释放肌浆网Ca2+达到拮抗Ca2+紊乱性心律失常的潜力。围绕Calcin项目组开展了系列工作:(1)先后采集国内外20个不同地区的蝎子样品开展转录组测序工作,筛选到12条全新的天然Calcin序列,并进行了结构功能预测分析。(2)同步构建了重组表达和化学合成的Calcin人工获取方法,并最终选择化学合成的方法开展了Calcin的线性肽、折叠肽以及突变肽的合成与鉴定工作,并检测了Calcin的生物活性。(3)根据Calcin的特征性模体序列,先后合成了8条Calcin部分肽段,探究了Calcin部分肽段的穿膜特性,发现其中有2条多肽FITC-OpiCa1 17-33和FITC-OpiCa1 23-33与经典的TAT穿膜肽相当甚至更佳的穿膜效果,有望成为基于蝎毒素Calcin的新型穿膜多肽而进行广泛的应用研究。(4)项目组开展了PLGA-Tetracaine-Calcin复合纳米颗粒的系列合成与表征工作,该工作为进一步提升Calcin对RyRs相关的Ca2+紊乱性心律失常的拮抗效力提供了新的方向。在项目执行期间先后发表SCI论文11篇,其中第1或通讯(共同)作者10篇;发表中文综述1篇;授权国家发明专利1项,实用新型专利1项。培养博士研究生1名,硕士研究生3名。

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

玉米叶向值的全基因组关联分析

玉米叶向值的全基因组关联分析

DOI:
发表时间:
2

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

DOI:
发表时间:2016
3

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
4

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

DOI:
发表时间:2022
5

卫生系统韧性研究概况及其展望

卫生系统韧性研究概况及其展望

DOI:10.16506/j.1009-6639.2018.11.016
发表时间:2018

肖良的其他基金

批准号:81000098
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41872017
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:61803380
批准年份:2018
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41202009
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41807197
批准年份:2018
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10071084
批准年份:2000
资助金额:11.00
项目类别:面上项目
批准号:81470518
批准年份:2014
资助金额:73.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

基于alpha-氨氧基酸的新型细胞穿膜肽研究

批准号:30800183
批准年份:2008
负责人:张玉慧
学科分类:C0505
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

适配体与穿膜肽双介导新型纳米基因载体的构建及其靶向治疗脑胶质瘤研究

批准号:81172394
批准年份:2011
负责人:田新华
学科分类:H1819
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
3

心脏兰尼碱受体功能缺失型突变致心律失常与心源性猝死的作用及机制研究

批准号:81903611
批准年份:2019
负责人:孙博
学科分类:H3502
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
4

兰尼碱受体拮抗剂对阴茎海绵体平滑肌细胞钙离子浓度的影响

批准号:81241020
批准年份:2012
负责人:杨建林
学科分类:H0406
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目