Spatiotemporal mechanisms of in vivo axon initiation and targeting during development
发育过程中体内轴突起始和靶向的时空机制
基本信息
- 批准号:9771303
- 负责人:
- 金额:$ 6.74万
- 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:2019-01-01 至 2021-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:Animal BehaviorAnteriorAppearanceAxonBranchial arch structureCell membraneCellsChemotactic FactorsComplexCuesDeglutitionDevelopmentDigestionEmbryonic DevelopmentEmbryonic StructuresEnhancersEnsureEventFailureGenerationsGenesGeneticGrowthHeadHealthHeart RateHourImageIn Situ HybridizationIntellectual functioning disabilityLabelLearningLigandsMapsModelingMolecularMolecular ProfilingMorphologyMosaicismMotorMotor NeuronsMutagenesisNervous system structureNeuronsOpticsPatternPharmacologyPhysiologicalPhysiologyPopulationProcessProteinsProto-OncogenesRegulationResolutionRoleSignal TransductionSpeechSystemTestingTimeTissuesTransgenic OrganismsVagus nerve structureVisceralWorkZebrafishdifferential expressionin vivoinsightnerve supplynovelreceptorreceptor expressionspatial relationshipspatiotemporaltranscriptome sequencingvirtual
项目摘要
Project Summary
The nervous system regulates many aspects of animal behavior and physiology, and its function relies on the
generation of intricate networks of cellular connections. Failure to establish or maintain the proper connections
can have profound health consequences, including intellectual and developmental disabilities, requiring that
robust developmental mechanisms exist to ensure their precise organization. A common organizational motif in
nervous systems is the topographic map, in which the spatial relationships of neurons in a projecting field
matches the spatial organization of the target field. By leveraging the optical, embryological and genetic
accessibility of the zebrafish, we have discovered a novel temporal mechanism of topographic map formation
that is different from existing “chemoaffinity” models that involve the molecular matching of spatial coordinates.
Vagus motor axons emerge sequentially, with anterior axons emerging several hours earlier than posterior
axons. In a parallel temporally regulated process in the head periphery, pharyngeal arches appear in an
anterior-to-posterior appearance sequence. The outgrowing vagus axons then innervate the pharyngeal arches
sequentially from anterior to posterior, resulting in a topographic map in which anterior neurons innervate more
anterior targets and posterior neurons innervate more posterior targets. In this application, I propose to
investigate the molecular mechanisms underlying these two parallel temporal processes. In Aim 1 I will
determine how axon initiation is regulated at the cellular level in vivo, and will identify the differentially
expressed genes that promote axonogenesis in anterior vagus neurons and/or delay it in posterior neurons. In
Aim 2 I will investigate the role of the motor neuron chemoattractant HGF as the sequentially expressed
pharyngeal arch attractant that is required for vagus topographic mapping. This work will establish new
mechanisms that regulate axon specification and targeting, and will elucidate how the coordinated regulation of
temporal developmental events can guide the development of complex topographic maps in vivo.
项目概要
神经系统调节动物行为和生理的许多方面,其功能依赖于
产生复杂的蜂窝连接网络。无法建立或维持正确的连接。
可能会产生深远的健康后果,包括智力和发育障碍,因此需要
存在强大的发展机制以确保其精确组织 共同的组织主题。
神经系统是地形图,其中神经元在投影场中的空间关系
通过利用光学、胚胎学和遗传学来匹配目标区域的空间组织。
斑马鱼的可及性,我们发现了地形图形成的一种新的时间机制
这与现有的涉及空间坐标分子匹配的“化学亲和”模型不同。
迷走运动轴突依次出现,前轴突比后轴突早几个小时出现
在头部周边的一个平行的时间调节过程中,咽弓出现在一个轴突中。
然后,向外生长的迷走神经轴突支配咽弓。
按顺序从前到后,产生一个地形图,其中前神经元支配更多
在此应用中,前部目标和后部神经元支配更多后部目标。
在目标 1 中,我将研究这两个并行时间过程背后的分子机制。
确定如何在体内细胞水平上调节轴突起始,并识别差异
表达促进前迷走神经元轴突发生和/或延迟后神经元轴突发生的基因。
目标 2 我将研究运动神经元趋化剂 HGF 作为顺序表达的作用
这项工作将建立新的迷走神经地形图所需的咽弓引诱剂。
调节轴突规范和靶向的机制,并将阐明如何协调调节
时间发育事件可以指导体内复杂地形图的发育。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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