Nucleoskeleton-Cytoskeleton Connections and Cell Polarity in Aging
衰老过程中的核骨架-细胞骨架连接和细胞极性
基本信息
- 批准号:10289402
- 负责人:
- 金额:$ 40.5万
- 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:2019-08-01 至 2024-04-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:ActinsAdhesionsAffectAgingAlzheimer&aposs DiseaseAlzheimer&aposs disease related dementiaAmericanAmyloid beta-ProteinAwardBiological ModelsCell NucleusCell PolarityCellsCellular MorphologyCerebellar AtaxiaCharacteristicsChildComplexCytoskeletal ProteinsCytoskeletonDefectDementiaDevelopmentDiseaseFibroblastsFilamentFoundationsFunctional disorderFundingGenerationsGrantHippocampus (Brain)IndividualLeadMAPT geneMediatingMicrofilamentsMicrotubulesMovementNervous System PhysiologyNeuraxisNeurodegenerative DisordersNeuronsNuclearNuclear Inner MembraneNuclear LaminaNuclear Outer MembraneParentsPathogenesisPathologicPhysiologicalPlayProgeriaProteinsRattusResearchRoleStructureSyndromeSystemTestingabeta oligomeragedcell agedesigndruggable targetexperimental studyextracellularhyperphosphorylated taumigrationneurodegenerative dementianeuron developmentneuron lossnoveloverexpressionparent grantparent projecttau Proteinstau aggregationtau phosphorylationtherapeutic development
项目摘要
SUMMARY
The cytoskeleton and its connections to the nucleus play fundamental critical roles in establishing cellular
morphology, polarity, migration and substrate adhesion. We have discovered a fundamental cell polarity defect
that occurs in physiological aging and in children with the accelerated aging disorder Hutchinson-Gilford progeria
syndrome. This defect results from imbalanced connections between the nuclear lamina on the inner aspect of
the inner nuclear membrane and two major cytoskeletal protein systems: actin/microfilaments and microtubules.
These connections are mediated by the Linker of Nucleoskeleton and Cytoskeleton (LINC) complex composed
of inner nuclear membrane SUN and outer nuclear membrane KASH proteins. In aging, there is a preferential
interaction of increased SUN1 with microtubules versus SUN2 with actin/microfilaments. The parent funded grant
(R01 AG064944) for this supplemental application is designed to test the hypothesis that altered
nucleocytoskeletal connections mediated by the LINC complex cause an intrinsic cell polarity defect in aging. In
this supplement, we will expand the parent project to examine nucleocytoskeletal connections in Alzheimer
disease (AD) and related neurodegenerative dementias. The neuronal microtubule-associated protein tau
accumulates in a hyperphosphorylated form in neurons in these disorders and amyloid-beta (Aβ) oligomers
accumulate extracellularly and induce hyperphosphorylation of tau. We will therefore test the hypothesis that tau
and oligomeric Aβ alter microtubule association with LINC complexes and interfere with the generation of cell
polarity in a fibroblast model system and in primary neurons. In Aim 1, we will determine if tau and Aβ influence
the interactions of microtubules with LINC complexes and alter the generation of cell polarity. To do so, we will
use a robust fibroblast model system as proposed in the funded parent award. In Aim 2, we will determine if tau
hyperphosphorylation induced by oligomeric Aβ oligomers increases microtubule interactions with the nucleus
and perform experiments to establish if these altered interactions underlie concurrent pathological changes in
primary neurons. Finally, we will also assess the effects of SUN1 overexpression, which occurs with aging, on
primary neurons. This research will implicate tau/Aβ-induced dysfunction of the LINC complex in the
pathogenesis of AD and related dementia, and potentially identify targets for the development of therapeutic
treatments.
概括
细胞骨架及其与细胞核的连接在建立细胞
我们发现了基本的细胞极性缺陷。
发生在生理衰老和患有加速衰老疾病哈钦森-吉尔福德早衰症的儿童中
这种缺陷是由于核层内部的连接不平衡造成的。
内核膜和两个主要的细胞骨架蛋白系统:肌动蛋白/微丝和微管。
这些连接由核骨架和细胞骨架连接器 (LINC) 复合物介导
内核膜SUN和外核膜KASH蛋白在衰老过程中具有优先性。
增加的 SUN1 与微管的相互作用与 SUN2 与肌动蛋白/微丝的相互作用 父母资助的赠款。
(R01 AG064944)此补充申请旨在测试改变的假设
由 LINC 复合物介导的核细胞骨架连接导致衰老过程中内在的细胞极性缺陷。
在这个补充中,我们将扩展父项目来检查阿尔茨海默病的核细胞骨架连接
疾病(AD)和相关的神经退行性痴呆。神经元微管相关蛋白 tau。
在这些疾病和淀粉样蛋白-β (Aβ) 寡聚体中,神经元中以过度磷酸化的形式积累
因此,我们将检验 tau 蛋白在细胞外积累并诱导 tau 蛋白过度磷酸化的假设。
和寡聚 Aβ 改变微管与 LINC 复合物的关联并干扰细胞的生成
在目标 1 中,我们将确定 tau 和 Aβ 是否影响成纤维细胞模型系统和初级神经元中的极性。
为此,我们将研究微管与 LINC 复合物的相互作用并改变细胞极性的产生。
使用资助家长奖中提出的强大的成纤维细胞模型系统 在目标 2 中,我们将确定 tau 是否存在。
寡聚 Aβ 寡聚物诱导的过度磷酸化增加微管与细胞核的相互作用
并进行实验以确定这些相互作用是否是同时发生的病理变化的基础
最后,我们还将评估随衰老而发生的 SUN1 过度表达对初级神经元的影响。
这项研究将暗示 tau/Aβ 诱导的 LINC 复合物功能障碍。
AD 和相关痴呆症的发病机制,并可能确定开发治疗药物的目标
治疗。
项目成果
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