Molecular reconstitution of cellular machinery essential for neuronal development

神经元发育所必需的细胞机器的分子重建

基本信息

  • 批准号:
    MR/J000973/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 143.3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2012 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

When you were a child, did you ever get lost amidst the towering shelves of a supermarket? That sense of something very small in a huge and complex environment is reminiscent of the challenge faced by cells of the developing brain. The adult human brain is built from billions of specialised cells called neurons. During embryonic growth, immature neurons undertake an amazing journey that involves finding their way from the centre of the developing brain, pushing past many other neurons to get to specific locations in the brain's complex structure. Successful migration enables the formation of the network of mature neurons that are essential for memory and thought. Severe human diseases including epilepsy and mental retardation, and early death, can be caused if the neurons get lost on their journey. Work in my lab is beginning to provide understanding about components of the machinery that enable neurons to navigate the complex maze of the developing brain. In the same way as our body has a skeleton, neurons have a skeleton - called the cytoskeleton - which also provides support and strength. The cytoskeleton is involved in many important aspects of the life of the cell, including cell shape and movement and it is essential for brain development. Studying the cytoskeleton is important so we can understand both how healthy cells work and malfunctions of the cytoskeleton in disease. My research team studies the three-dimensional structure of the cytoskeleton, because knowing what the cytoskeleton looks like contributes to our understanding of how it works within the cell. We use a very powerful microscope to take pictures of individual cytoskeleton molecules and then use computers to combine these pictures and calculate their three-dimensional shape. Our current research focuses on a part of the cytoskeleton called microtubules, long cylindrical structures that act as scaffolds to help neurons on the move. In this project, we will be studying a family of proteins that provide extra stability for microtubules in neurons. These proteins are called the doublecortin family of microtubule associated proteins, and they are essential for human brain development. We have had some exciting recent results from our microscope studies and we want to know more about how these proteins interact with microtubules to provide strength for migrating neurons. We also want to know how microtubule stabilisation by the doublecortin family affects the neuron's transporter motors that use microtubules as tracks to carry cargo around the cell. With this information, we hope to provide insight into how diseases of brain development occur. Our research should also provide essential clues about how immature brain cells might be used to treat brain damage later in life, for example in stroke patients or in sufferers of neurodegenerative diseases like Alzheimer's disease.
当您还是个孩子的时候,您是否曾经在超市的高耸的货架中迷路?在一个巨大而复杂的环境中,这种非常小的东西的感觉让人想起了发育中的大脑细胞所面临的挑战。成年人的大脑是由数十亿个称为神经元的专门细胞建造的。在胚胎生长期间,未成熟的神经元进行了一次惊人的旅程,涉及从发展中心的中心找到自己的方式,推动了许多其他神经元进入大脑复杂结构中的特定位置。成功的迁移可以形成对记忆和思想必不可少的成熟神经元网络。如果神经元在旅途中迷失方向,包括癫痫和智障以及早亡,包括癫痫和智力低下的严重人类疾病。在我的实验室中的工作开始提供对机械组件的理解,这些机械使神经元能够浏览发育中的大脑的复杂迷宫。与我们的身体具有骨骼相同的方式,神经元具有一个骨骼 - 称为细胞骨架 - 它也提供了支撑和强度。细胞骨架参与细胞生命的许多重要方面,包括细胞形状和运动,对于大脑发育至关重要。研究细胞骨架很重要,因此我们可以了解健康细胞如何工作和疾病中细胞骨架的故障。我的研究小组研究了细胞骨架的三维结构,因为知道细胞骨架的外观有助于我们对细胞内部的工作方式的理解。我们使用非常强大的显微镜拍摄单个细胞骨架分子的照片,然后使用计算机组合这些图片并计算其三维形状。我们目前的研究集中于称为微管的细胞骨架的一部分,即长圆柱结构,它们充当支架,以帮助神经元移动。在这个项目中,我们将研究一个蛋白质家族,为神经元中的微管提供额外的稳定性。这些蛋白质被称为微管相关蛋白的双果素家族,它们对于人脑发育至关重要。我们已经从显微镜研究中获得了一些令人兴奋的结果,我们想进一步了解这些蛋白质如何与微管相互作用,以提供迁移神经元的力量。我们还想知道,双果素家族的微管稳定如何影响神经元的转运蛋白电动机,这些转运蛋白电动机使用微管作为轨道在细胞周围携带货物。有了这些信息,我们希望能够深入了解大脑发育疾病的发生。我们的研究还应提供有关如何使用未成熟的脑细胞在以后的生活中治疗脑部损伤的基本线索,例如中风患者或阿尔茨海默氏病(如阿尔茨海默氏病)的神经退行性疾病患者。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The divergent mitotic kinesin MKLP2 exhibits atypical structure and mechanochemistry.
  • DOI:
    10.7554/elife.27793
  • 发表时间:
    2017-08-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Atherton J;Yu IM;Cook A;Muretta JM;Joseph A;Major J;Sourigues Y;Clause J;Topf M;Rosenfeld SS;Houdusse A;Moores CA
  • 通讯作者:
    Moores CA
Conserved mechanisms of microtubule-stimulated ADP release, ATP binding, and force generation in transport kinesins.
  • DOI:
    10.7554/elife.03680
  • 发表时间:
    2014-09-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Atherton J;Farabella I;Yu IM;Rosenfeld SS;Houdusse A;Topf M;Moores CA
  • 通讯作者:
    Moores CA
Microtubule structure by cryo-EM: snapshots of dynamic instability.
  • DOI:
    10.1042/ebc20180031
  • 发表时间:
    2018-12-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Manka SW;Moores CA
  • 通讯作者:
    Moores CA
Molecular basis for specific regulation of neuronal kinesin-3 motors by doublecortin family proteins.
  • DOI:
    10.1016/j.molcel.2012.06.025
  • 发表时间:
    2012-09-14
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16
  • 作者:
    Liu, Judy S.;Schubert, Christian R.;Fu, Xiaoqin;Fourniol, Franck J.;Jaiswal, Jyoti K.;Houdusse, Anne;Stultz, Collin M.;Moores, Carolyn A.;Walsh, Christopher A.
  • 通讯作者:
    Walsh, Christopher A.
Systems Biochemistry and Structural Biology of Microtubule End Tracking
微管末端追踪的系统生物化学和结构生物学
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2011.11.1221
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Maurer S
  • 通讯作者:
    Maurer S
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2011-02-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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