CaMKII biophysics and its role in LTP: Undergraduate Supplement

CaMKII 生物物理学及其在 LTP 中的作用:本科生补充材料

基本信息

项目摘要

PROJECT SUMMARY How does a memory outlast the lifetime of the molecule that encodes it? More than two decades ago, Francis Crick had the foresight to speculate that perhaps a multimeric protein could serve as a molecular memory by sharing its activation state with newly synthesized proteins through subunit exchange in order to store a memory for years. Ca2+-calmodulin dependent protein kinase II (CaMKII) was identified as an enzyme that may fit this description. For example, mutation of CaMKII at sites critical for its function results in severe learning and memory defects. CaMKII is activated at a threshold neuronal spike frequency and is crucial to long-term potentiation (LTP). A major obstacle to understanding LTP is the absence of understanding how regulatory pathways recruited during this initial high-frequency stimulus are able to remain persistently active in the face of ongoing protein turnover. Our recent work has shown that CaMKII exchanges subunits between holoenzymes in an activation-dependent manner. Importantly, kinase activity is conferred to unactivated CaMKII holoenzymes by trans-phosphorylation as a consequence of subunit exchange, thereby potentiating the activation signal past the time of protein degradation. This cycle may continue indefinitely. Our work is aimed to further investigate this phenomenon, specifically in respect to its role in LTP. Our major research goals are to: 1) understand the role of the unique biophysical properties of CaMKII (how linker length affects activation, frequency dependence and subunit exchange) that contribute to its potential for being a `memory molecule,' and 2) investigate the properties of CaMKII (such as subunit exchange and changes in gene expression) in cellular systems to determine its physiological role in LTP. These challenging goals require the synthesis of information obtained from the molecular level (protein structure and regulation) to the cellular level (mammalian cell culture) and finally to the animal level (transgenic mice), which will be for future study. Completion of the proposed work will allow us to better address neurologic disease progression as it affects memory, such as pathologies seen in Alzheimer's, dementia, and traumatic brain injury.
项目概要 记忆如何比编码它的分子的寿命更长久?二十多年前,弗朗西斯 克里克有先见之明,推测多聚蛋白也许可以通过以下方式充当分子记忆: 通过亚基交换与新合成的蛋白质共享其激活状态,以存储 多年的记忆。 Ca2+-钙调蛋白依赖性蛋白激酶 II (CaMKII) 被确定为一种酶,可以 符合这个描述。例如,CaMKII 在对其功能至关重要的位点发生突变会导致严重的学习障碍 和记忆缺陷。 CaMKII 在阈值神经元尖峰频率下被激活,对于长期生存至关重要 增强作用(LTP)。理解 LTP 的一个主要障碍是不了解监管如何 在最初的高频刺激过程中招募的通路能够在面部保持持续活跃 持续的蛋白质周转。我们最近的工作表明 CaMKII 在 全酶以激活依赖性方式。重要的是,激酶活性被赋予未激活的 由于亚基交换,CaMKII 全酶通过转磷酸化,从而增强 蛋白质降解后的激活信号。这个循环可能会无限期地持续下去。我们的工作是 旨在进一步研究这种现象,特别是其在 LTP 中的作用。我们的主要研究 目标是: 1) 了解 CaMKII 独特生物物理特性的作用(接头长度如何影响 激活、频率依赖性和亚基交换),这些因素有助于其成为“记忆”的潜力 分子,”和 2) 研究 CaMKII 的特性(例如亚基交换和基因变化) 表达),以确定其在 LTP 中的生理作用。这些具有挑战性的目标需要 从分子水平(蛋白质结构和调控)到细胞水平获得的信息的综合 (哺乳动物细胞培养),最后达到动物水平(转基因小鼠),这将用于未来的研究。 完成拟议的工作将使我们能够更好地解决影响神经系统疾病的进展 记忆,例如阿尔茨海默氏症、痴呆症和创伤性脑损伤中出现的病症。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Functional implications of CaMKII alternative splicing.
CaMKII 选择性剪接的功能意义。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Sloutsky, Roman;Stratton, Margaret M
  • 通讯作者:
    Stratton, Margaret M
Live-cell FLIM-FRET using a commercially available system.
使用市售系统的活细胞 FLIM-FRET。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Castellani, Colleen M;Torres;Breffke, Jens;White, Adam B;Chambers, James J;Stratton, Margaret M;Maresca, Thomas J
  • 通讯作者:
    Maresca, Thomas J
FRET-based sensor for CaMKII activity (FRESCA): A useful tool for assessing CaMKII activity in response to Ca2+ oscillations in live cells.
基于 FRET 的 CaMKII 活性传感器 (FRESCA):用于评估活细胞中 Ca2+ 振荡响应的 CaMKII 活性的有用工具。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ardestani, Goli;West, Megan C;Maresca, Thomas J;Fissore, Rafael A;Stratton, Margaret M
  • 通讯作者:
    Stratton, Margaret M
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Margaret M Stratton其他文献

A domain-swapped CaMKII conformation facilitates linker-mediated allosteric regulation
结构域交换的 CaMKII 构象促进接头介导的变构调节
  • DOI:
    10.1101/2024.03.24.586494
  • 发表时间:
    2024-03-27
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Bao V. Nguyen;Can Özden;Kairong Dong;Ana P. Torres;Noelle Dziedzic;Daniel Flaherty;Jian Huang;Saketh Sankura;Nikki Lyn Abromson;D. Tomchick;Jianhan Chen;S. Garman;Margaret M Stratton
  • 通讯作者:
    Margaret M Stratton

Margaret M Stratton的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Margaret M Stratton', 18)}}的其他基金

Unraveling the molecular events driven by CaMKII in Ca2+-coupled cells
解开 Ca2 偶联细胞中 CaMKII 驱动的分子事件
  • 批准号:
    10406652
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 1.04万
  • 项目类别:
Unraveling the molecular events driven by CaMKII in Ca2+-coupled cells
解开 Ca2 偶联细胞中 CaMKII 驱动的分子事件
  • 批准号:
    10709861
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 1.04万
  • 项目类别:
CaMKII biophysics and its role in LTP
CaMKII 生物物理学及其在 LTP 中的作用
  • 批准号:
    9447672
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 1.04万
  • 项目类别:
CaMKII biophysics and its role in LTP
CaMKII 生物物理学及其在 LTP 中的作用
  • 批准号:
    10333321
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 1.04万
  • 项目类别:
CaMKII biophysics and its role in LTP
CaMKII 生物物理学及其在 LTP 中的作用
  • 批准号:
    10058270
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 1.04万
  • 项目类别:
CaMKII biophysics and its role in LTP: Administrative Supplement
CaMKII 生物物理学及其在 LTP 中的作用:行政补充
  • 批准号:
    9895293
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 1.04万
  • 项目类别:

相似国自然基金

小胶质细胞特异罕见易感突变介导相分离影响阿尔茨海默病发病风险的机制
  • 批准号:
    82371438
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
OATPs介导Aβ/p-Tau转运对阿尔茨海默病病理机制形成及治疗影响的研究
  • 批准号:
    82360734
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
基于个体水平的空气环境暴露组学探讨影响阿尔茨海默病的风险因素
  • 批准号:
    82304102
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
超细颗粒物暴露对阿尔茨海默病的影响及其机制研究
  • 批准号:
    82373532
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于神经退行性疾病前瞻性队列的新烟碱类杀虫剂暴露对阿尔茨海默病的影响及作用机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    53 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Uncovering Mechanisms of Racial Inequalities in ADRD: Psychosocial Risk and Resilience Factors for White Matter Integrity
揭示 ADRD 中种族不平等的机制:心理社会风险和白质完整性的弹性因素
  • 批准号:
    10676358
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 1.04万
  • 项目类别:
The Proactive and Reactive Neuromechanics of Instability in Aging and Dementia with Lewy Bodies
衰老和路易体痴呆中不稳定的主动和反应神经力学
  • 批准号:
    10749539
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 1.04万
  • 项目类别:
Barriers to early identification of dementia in a safety net healthcare system
安全网医疗保健系统中早期识别痴呆症的障碍
  • 批准号:
    10728164
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 1.04万
  • 项目类别:
Caregiving While Black-LIVE: Empowering Black Dementia Caregivers to Navigate Care
黑人现场护理:帮助黑人痴呆症护理人员进行护理
  • 批准号:
    10721926
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 1.04万
  • 项目类别:
Understanding the mechanistic link between vascular dysfunction and Alzheimers disease-related protein accumulation in the medial temporal lobe
了解血管功能障碍与内侧颞叶阿尔茨海默病相关蛋白积累之间的机制联系
  • 批准号:
    10736523
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 1.04万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了