Studies of cell polarity, chemotropism, and cell-cycle control

细胞极性、趋化性和细胞周期控制的研究

基本信息

  • 批准号:
    10404449
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 46.23万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-07-01 至 2023-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ABSTRACT Our research is focused on fundamental questions related to cell polarity. Cell polarity describes the ability of cells to spatially organize their internal constituents along a specific axis. It is critical for cell migration (where cells need to generate a front and a back), and also for developing specialized cell shapes that are needed for many cells to function. In addition, derangements of the polarity machinery can contribute to several diseases, for example by enabling cancer metastases. Thus, an understanding of the mechanisms, regulation, and consequences of cell polarity is of both fundamental and medical interest. Studies on cell polarity have identified an evolutionarily ancient and conserved core machinery centered on a primary regulator of polarity called Cdc42. However, many of the most interesting questions remain unsolved. How is it that most cells only make a single “front” enriched in Cdc42, but some cells with more complex shapes can specify several sites to act as fronts? How do cells read their environment to determine the direction in which they should orient the polarity axis? Once polarity is established, how is the precise downstream set of events orchestrated to give each cell type the right shape? And then, how do cells know what shape they are? We use the uniquely tractable yeast model system to investigate these questions, and apply a combination of cutting-edge microscopy, genetics, and computational modeling. Our previous work identified a positive feedback mechanism that explains how Cdc42 becomes concentrated at polarity sites to establish a polarity axis. Our recent work on polarization during yeast mating, when yeast cells orient in response to spatial gradients of pheromones, suggests a new paradigm, called Exploratory Polarization, for tracking chemical gradients. And new findings on marine fungi reveal novel lifestyles whose cell biology has yet to be characterized. For the next 5-year grant cycle, our major goals are to (i) address how cell polarity is regulated by cell cycle and pheromone signaling; (ii) address remaining open questions about the new exploratory polarization mechanism that enables mating cells to find each other, and (iii) to understand how marine fungi that make several buds in each cell cycle can partition their nuclei and organelles among the different buds. We are poised to make significant advances on the questions posed above, and to exploit the answers to those questions to provide insights that extend well beyond the yeast system.
抽象的 我们的研究重点是与细胞极性相关的基本问题。 细胞沿着特定轴在空间上组织其内部成分对于细胞迁移至关重要。 (细胞需要生成正面和背面),也用于开发特殊的细胞形状 许多细胞发挥功能所需的。此外,极性机制的紊乱也会导致。 多种疾病,例如通过促进癌症转移,从而了解其机制, 细胞极性的调节和后果具有基础和医学意义。 对细胞极性的研究已经确定了一种进化上古老且保守的核心机制,其核心是 然而,许多最有趣的问题仍然存在。 为什么大多数细胞只产生富含 Cdc42 的单个“前线”,但有些细胞却有更多的 Cdc42? 复杂的形状可以指定多个位点作为前沿,细胞如何读取它们的环境? 确定极性轴的方向 一旦建立极性,如何确定极性轴的方向? 精心策划的一系列精确的下游事件可以为每种细胞类型提供正确的形状? 细胞知道它们是什么形状吗? 我们使用独特的易处理酵母模型系统来研究这些问题,并应用组合 我们之前的工作发现了积极的结果。 反馈机制解释了 Cdc42 如何集中在极性位点以建立​​极性 我们最近对酵母交配过程中的极化的研究,当酵母细胞根据空间进行定向时。 信息素的梯度提出了一种新的范式,称为探索性偏振,用于跟踪化学物质 海洋真菌的新发现揭示了细胞生物学尚未阐明的新生活方式。 在下一个 5 年资助周期中,我们的主要目标是 (i) 解决细胞极性的问题。 受细胞周期和信息素信号传导调节;(ii)解决有关新技术的剩余悬而未决的问题 探索性极化机制,使交配细胞能够找到彼此,以及(iii)了解如何 在每个细胞周期中产生多个芽的海洋真菌可以将其细胞核和细胞器分配给 我们准备在上述问题上取得重大进展,并加以利用。 这些问题的答案提供了远远超出酵母系统范围的见解。

项目成果

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