TAOK2 Kinase Signaling in Human Neural Stem Cell Development

人类神经干细胞发育中的 TAOK2 激酶信号转导

基本信息

  • 批准号:
    10531206
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 44.25万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-12-02 至 2024-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Increasing evidence indicates that aberrations in neural stem cell proliferation and early neurogenesis are critically involved in the pathogenesis of neurodevelopmental and psychiatric disorders. Despite being implicated in pathophysiology of several neurological diseases, the mechanisms through which human kinome controls neurogenesis and how its dysfunction manifests in disease remain major gaps in the field of neurodevelopmental biology. In this proposal, we will investigate the role of an autism susceptibility gene, TAOK2, which encodes a serine threonine kinase, in human neural stem cell development and function. Both loss-of-function and activating TAOK2 mutations have been associated with autism spectrum disorders (ASD). Further, TAOK2 is one of the genes in the 16p11.2 genomic locus, copy number variation (CNV) of which is the most prevalent genetic risk factor associated with ASD. While work by us and others has demonstrated compelling evidence that TAOK2 is important for neuronal and synaptic development, the role of TAOK2 in human neural progenitor cell (NPC) development and differentiation has not been investigated. Further, the contribution of TAOK2 in the pathology associated with 16p11.2 copy number variation is unknown. Based on the strength of our preliminary findings, the central hypothesis of this research proposal is that TAOK2 kinase orchestrates a signaling hub at the centrosome that regulates human neural progenitor stem cell development, and that perturbation of this signaling pathway contributes to pathogenesis of ASD. We will elucidate the role of TAOK2 in NPC development through use of 2D and 3D human induced pluripotent stem cell (hiPSC) models (Aim1). Next, mechanisms through which TAOK2 regulates ciliary growth and signaling will be determined using super-resolution imaging and biochemical approaches (Aim2). The contribution of TAOK2 in the ciliary defects observed in patient-derived NPCs from 16p11.2 deletion and duplication carriers will be determined through application of quantitative proteomics and genome editing techniques (Aim3). Utilizing a combination of innovative approaches and human disease relevant model systems, we seek to understand how TAOK2 kinase signaling mediates neural stem cell development, and how perturbations in its signaling pathways contribute to the clinical neuropathology of 16p11.2 CNV. !
越来越多的证据表明神经干细胞增殖和早期神经发生的像差 与神经发育和精神疾病的发病机理非常重要。尽管是 与几种神经系统疾病的病理生理有关,人类动物组的机制 控制神经发生及其功能障碍如何在疾病中表现出来 神经发育生物学。在此提案中,我们将调查自闭症易感性基因的作用, TAOK2,编码人类干细胞发育和功能中的丝氨酸苏氨酸激酶。两个都 功能丧失和激活的TA​​OK2突变与自闭症谱系障碍(ASD)有关。 此外,TAOK2是16p11.2基因组基因座的基因之一,拷贝数变化(CNV)是 与ASD相关的最普遍的遗传危险因素。虽然我们和其他人的工作已经证明 令人信服的证据表明,作taok2对于神经元和突触发育很重要, 尚未研究人类神经祖细胞(NPC)发育和分化。此外, TAOK2在与16p11.2拷贝数变化相关的病理学中的贡献尚不清楚。基于 我们初步发现的强度,这项研究建议的核心假设是Taok2激酶 在调节人类神经祖细胞发育的中心体上策划一个信号枢纽, 这种信号通路的扰动有助于ASD的发病机理。我们将阐明 通过使用2D和3D人类诱导的多能干细胞(HIPSC)模型,TAOK2在NPC开发中开发中 (AIM1)。接下来,将确定TAOK2调节睫状生长和信号传导的机制 使用超分辨率成像和生化方法(AIM2)。 Taok2在睫状体中的贡献 将确定从16p11.2删除和重复载体的患者衍生的NPC中观察到的缺陷 通过应用定量蛋白质组学和基因组编辑技术(AIM3)。利用组合 在创新的方法和人类疾病相关模型系统中,我们试图了解Taok2如何 激酶信号传导介导神经干细胞的发育以及其信号通路中的扰动如何 有助于16P11.2 CNV的临床神经病理学。 呢

项目成果

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