Molecular mechanisms of a neurodevelopmental seizure disorder

神经发育性癫痫病的分子机制

基本信息

  • 批准号:
    10433302
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary Disrupting neurodevelopmental processes leads to a range of neurological, psychiatric and behavioral disorders. In the US, one in six children exhibit some form of neurodevelopmental disorder, ranging from severe dysfunction to mild social-behavioral difficulties. Genetics plays a critical role and many genes have been implicated as risk factors for diverse neurodevelopmental disorders. However, common themes that are shared by multiple neurodevelopmental disorders include disturbances to the autophagy-lysosome pathway and the dysregulation of mTORC1 kinase signaling. A common co-morbidity of neurodevelopmental disorders with mutations affecting the autophagy-lysosome pathway and mTORC1 dysregulation are seizures, implying that these fundamental cellular processes also underlie an imbalance in excitatory and inhibitory activities. The goal of this project is to uncover a new molecular connection between the autophagy-lysosome pathway and mTORC1 dysregulation that leads to neurodevelopmental disorders and epilepsy. In yeast we found that the yeast Kctd (Whi2 protein/Whi2p) is a potent negative regulator of TORC1 and is required for induction of autophagy in low nutrient conditions. Based on findings from yeast models, we identified mammalian counterparts as a family of understudied human genes known as the potassium channel tetramerization domain proteins (KCTDs). The long-established binding partners of yeast Kctd (Whi2) are the yeast protein phosphatases Psr1 and Psr2, which have obvious human homologs, the CTDSP/CSP phosphatase family. We will test the hypothesis that KCTD family proteins are regulators of a protein quality control pathway that is also connected to the mTORC1 signaling pathway. Several KCTD family members have been linked to neurodevelopmental disorders including epilepsies, autism and schizophrenia. We propose to translate our unique insights gained from studies in yeast to delineate an important molecular mechanism of pathogenesis in the brain using cellular and biochemical approaches and a mouse model that recapitulates important aspects human disease.
项目概要 扰乱神经发育过程会导致一系列神经、精神和行为问题 失调。在美国,六分之一的儿童表现出某种形式的神经发育障碍,从 严重的功能障碍到轻微的社交行为困难。遗传学起着至关重要的作用,许多基因都具有 被认为是多种神经发育障碍的危险因素。然而,共同的主题是 多种神经发育障碍所共有的疾病包括自噬-溶酶体途径的紊乱 以及 mTORC1 激酶信号传导失调。神经发育障碍的常见共病 影响自噬-溶酶体途径的突变和 mTORC1 失调会导致癫痫发作,这意味着 这些基本的细胞过程也是兴奋性和抑制性活动不平衡的基础。这 该项目的目标是揭示自噬-溶酶体途径和 mTORC1 失调会导致神经发育障碍和癫痫。在酵母中我们发现 酵母 Kctd(Whi2 蛋白/Whi2p)是 TORC1 的有效负调节因子,是诱导 低营养条件下的自噬。根据酵母模型的研究结果,我们确定了哺乳动物 对应物是一个未被研究的人类基因家族,称为钾通道四聚化 结构域蛋白(KCTD)。酵母 Kctd (Whi2) 的长期结合伙伴是酵母蛋白 磷酸酶 Psr1 和 Psr2,具有明显的人类同源物,即 CTDSP/CSP 磷酸酶家族。我们 将检验以下假设:KCTD 家族蛋白是蛋白质质量控​​制途径的调节剂,该途径也是 与 mTORC1 信号通路相连。多名 KCTD 家族成员与 神经发育障碍,包括癫痫、自闭症和精神分裂症。我们建议翻译我们的 从酵母研究中获得的独特见解,描绘了致病机制的重要分子机制 使用细胞和生化方法以及概括重要方面的小鼠模型来研究大脑 人类疾病。

项目成果

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