Role of stress responses in regulating photoreceptor structural plasticity

应激反应在调节感光器结构可塑性中的作用

基本信息

  • 批准号:
    10465011
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36.9万
  • 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:
    2022-05-01 至 2027-04-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Abstract Neuronal systems must adapt to fast and slow changes in the environment. A classic example is the visual system which can adjust to changes in several orders of magnitude in light levels within just seconds. Adaptation has also been observed on a much longer time scale, such as seasonal changes in the light period. In Drosophila, shifts to an extended light period trigger a reduction in the size of rhabdomeres, the light-sensitive organelle of photoreceptors, and a down regulation of their synaptic active zones. We recently discovered that regulation of this structural plasticity depends on the unfolded protein response (UPR). After just one night with continued light exposure, both the IreI and the PERK arm of the UPR are activated. Interference with the normal regulation of the UPR results in the loss of visual neurotransmission and severe structural deterioration of rhabdomeres, the microvillar arrays that house the key elements of the phototransduction cascade. This phenotype was observed for fic and BiP mutants that interfere with the regulation of the activity of BiP, a major regulator of the UPR. Screening for additional elements of this pathway, we identified an unconventional kinase-like protein, called Allnighter, as a candidate. Its sequence predict that this protein may be a kinase acting in the secretory pathway. Preliminary data indicate that, similar to fic and BiP mutants, an extended light period causes allnighter mutants to lose visual neurotransmission and structural integrity of rhabdomeres. This proposal aims to characterize the mechanisms regulating photoreceptor structural plasticity and the specific role of Allnighter in this process. Specifically, we will test how regulation of two key stress pathways, the unfolded proteins response and autophagy, contributes to structural plasticity and the mechanisms by which the Allnighter protein modifies both of these pathways. Completion of these experiments will significantly enhance our understanding of the mechanism that drive structural plasticity of photoreceptors and maintain visual acuity during long-term adaptation.
抽象的 神经系统必须适应环境的快速和缓慢变化。一个经典的例子是 视觉系统可以适应几个数量级的光照水平变化 只需几秒钟。在更长的时间尺度上也观察到了适应,例如 光照周期的季节变化。在果蝇中,延长光照时间会触发 横纹肌(光感受器的感光细胞器)尺寸的减小,以及 下调其突触活跃区。我们最近发现,这一监管 结构可塑性取决于未折叠蛋白反应(UPR)。经过仅仅一晚的相处 持续光照,UPR 的 IreI 和 PERK 臂都会被激活。干涉 UPR 的正常调节会导致视觉神经传递丧失和严重 横纹肌的结构恶化,横纹肌是容纳关键元素的微绒阵列 光转导级联。在 fic 和 BiP 突变体中观察到了这种表型 干扰 BiP 活性的调节,BiP 是 UPR 的主要调节因子。筛选 通过该途径的其他元件,我们鉴定了一种非常规的激酶样蛋白,称为 通宵达旦,作为候选人。其序列预测该蛋白可能是一种作用于 分泌途径。初步数据表明,与 fic 和 BiP 突变体类似,扩展的 光照期导致通宵突变体失去视觉神经传递和结构完整性 横纹肌。该提案旨在表征调节光感受器的机制 结构可塑性以及 Allnighter 在这个过程中的具体作用。具体来说,我们将测试 如何调节两个关键的应激途径,即未折叠蛋白反应和自噬, 有助于结构可塑性和 Allnighter 蛋白修饰的机制 这两条途径。完成这些实验将显着增强我们的能力 了解驱动光感受器结构可塑性并维持光感受器结构可塑性的机制 长期适应过程中的视力。

项目成果

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