Microglial regulation of Progranulin levels

小胶质细胞对颗粒体蛋白前体水平的调节

基本信息

  • 批准号:
    10347312
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 62.32万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-02-01 至 2024-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Genetic  mutations  in Granulin  (GRN)  that  result  in  reduced  levels  of  its  encoded protein, progranulin  (PGRN),  have  been  implicated  in  several  distinct neurological  disorders, depending on  the degree  of PGRN  reduction.  More  specifically,  haploinsufficiency  resulting  from  heterozygous  GRN  mutations  has  been  identified  to  be  causal  for  a  subset  of  patients  with  frontotemporal  lobar  degeneration  (FTLD),  an  adult-­onset  neurodegenerative  disease.  Furthermore,  homozygous  loss-­of-­function  GRN  mutations  result  in  neuronal  ceroid  lipofuscinosis  (NCL),  and  single  nucleotide  variants  that  decrease  plasma  and  brain  PGRN  levels  are  risk  factors  for  Alzheimer’s  Disease  (AD).  The  clear  association  between  reduced  levels  of  PGRN  and  neurological  disorders  highlights  the  importance  of  adequate  PGRN  dosage  in  normal  nervous  system  function.  The  overarching  goal  of  this  project  is  to  better  understand  the  precise  cellular  and  molecular  mechanisms  that  are  involved  in  the  regulation  of  PGRN.  In  order  to  reach  this  goal,  we  began  by  identifying  factors  that  could  potentially  modulate  phenotypes  associated  with  PGRN  haploinsufficiency.  The  preliminary  data  presented  in  this  application  clearly  show  that  Nemo-­like  kinase  (NLK),  an  evolutionarily  conserved  serine/threonine kinase, is involved in the regulation of PGRN levels and can modulate phenotypes associated  with  PGRN  reduction  in  vivo  through  microglia.  To  investigate this  idea further,  we  propose  the following  three  specific  aims.  In  Specific  Aim  1,  we  will  determine  whether  altering  Nlk  levels  specifically  in  microglia  can  modulate  FTLD-­related  phenotypes  in  vivo  using  mouse  genetics.  Specifically,  (1)  we  will  first  test  whether  constitutive  loss  of  Nlk  in  microglia  is  able  to  induce  FTLD-­related  neuropathological  and  behavioral  phenotypes.  (2)  Conversely,  we  will  examine  if  constitutive  overexpression  of  Nlk  in  microglia  can  prevent  or  ameliorate  these  same  phenotypes.  We  will  focus  on  neuropathological  changes  and  behavioral  deficits  that  have been previously ascribed to PGRN reduction in FTLD-­PGRN patients and Grn knockout mice. In Specific  Aim 2, we will elucidate the molecular mechanism through which Nlk regulates Pgrn levels in microglia. We will  (1)  employ  mouse  genetics  and  isogenic  human  induced  pluripotent  stem  cell-­derived  microglia  to  determine  the  receptor  involved  in  Nlk-­mediated  regulation  of  Pgrn  endocytosis  and  (2)  utilize  unbiased  proteomics  approaches  to  identify  direct  molecular  targets  of  Nlk  that  function  in  this  regulation.  In  Specific  Aim  3,  we  will  determine  whether  GRN-­associated  neuropathology  can  be  suppressed  or  reversed  by  increasing  Nlk  expression  in  adulthood.  To  do  this,  we  will  temporally  induce  the  overexpression  of  Nlk  after  disease  onset  and  test  the  efficacy  in  ameliorating  or  reversing  pathological  and  behavioral  deficits.  We  believe  that  the  knowledge  gained  from  the  studies  proposed  in  this  application  will  advance  our  basic  understanding  of  the  cellular  and  mechanism  underlying  PGRN  regulation  and  will  suggest  new  therapeutic  interventions  aimed  at  reducing the burden of FTLD and other neurological disorders associated with PGRN reduction such as AD.
颗粒体蛋白 (GRN) 的基因突变导致其编码蛋白颗粒体蛋白前体 (PGRN) 的水平降低, 与几种不同的神经系统疾病有关,具体取决于 PGRN 减少的程度。 更具体地说,杂合 GRN 突变导致的单倍体不足已被确定为 导致部分额颞叶变性 (FTLD) 患者的病因,这是一种成人发病的疾病 此外,纯合性 GRN 功能丧失突变会导致神经元退化。 蜡质脂褐质沉着症 (NCL),以及降低血浆和脑 PGRN 水平的单核苷酸变异 PGRN 水平降低与阿尔茨海默病 (AD) 的危险因素之间存在明显关联。 神经系统疾病凸显了正常神经系统中充足的 PGRN 剂量的重要性 该项目的总体目标是更好地了解精确的细胞和分子功能。 为了实现这一目标,我们首先确定了参与 PGRN 调节的机制。 可能调节与 PGRN 单倍体不足相关的表型的因素。 本申请中提供的数据清楚地表明 Nemo 样激酶 (NLK),一​​种进化上保守的激酶 丝氨酸/苏氨酸激酶,参与 PGRN 水平的调节,并可调节相关表型 为了进一步研究这个想法,我们提出了以下三个建议。 在具体目标 1 中,我们将确定是否可以专门改变小胶质细胞中的 Nlk 水平。 使用小鼠遗传学在体内调节 FTLD 相关表型具体来说,(1) 我们将首先测试是否。 小胶质细胞中 Nlk 的组成性缺失能够诱发 FTLD 相关的神经病理学和行为学 (2)离线时,我们将检查小胶质细胞中Nlk的组成型过度表达是否可以预防或 改善这些相同的表型,我们将重点关注神经病理学变化和缺陷。 先前已将其归因于 FTLD-PGRN 患者和 Grn 基因敲除小鼠的 PGRN 减少。 目标 2,我们将阐明 Nlk 调节小胶质细胞 Pgrn 水平的分子机制。 (1)利用小鼠遗传学和同基因人类诱导多能干细胞来源的小胶质细胞来确定 参与 Nlk 介导的 Pgrn 内吞作用调节的受体,以及 (2) 利用无偏蛋白质组学 在具体目标 3 中,我们将采用多种方法来识别在该调节中发挥作用的 Nlk 直接分子靶点。 确定是否可以通过增加 Nlk 来抑制或逆转 GRN 相关的神经病理学 为此,我们将在疾病发作后暂时诱导 Nlk 的过度表达。 并测试改善或逆转病理和行为缺陷的功效。 从本申请中提出的研究中获得的知识将增进我们对 PGRN 调节的细胞和机制,并将提出新的治疗干预措施 减轻 FTLD 和其他与 PGRN 减少相关的神经系统疾病(例如 AD)的负担。

项目成果

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