Exosomes, MiRNAs and Astroglial Glutamate Transporter EAAT2/GLT1 Regulation

外泌体、miRNA 和星形胶质细胞谷氨酸转运蛋白 EAAT2/GLT1 调节

基本信息

  • 批准号:
    8821167
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 24.75万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-09-01 至 2016-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): The astroglial excitatory amino acid transporter 2 (EAAT2, rodent analog GLT1) is one of the most important functional synaptic proteins in astroglia and plays important physiological and pathological functions in CNS. The regulation of EAAT2/GLT1 expression has become an excellent model for understanding how neuronal signals coordinate astroglial function at synapses. Exosomes are a class of newly identified membrane vesicles (40-100nm) of endosomal origin that are secreted from cells. They contain various biomolecules, including proteins, lipids, mRNAs and microRNAs (miRNAs). Exosome-mediated communication and its physiological significance in the CNS are essentially unknown. Based on our recently published results, we hypothesize that exosome-mediated transfer of mir-124a from neurons to astroglia increases GLT1 protein expression by suppressing astroglial miRNAs that inhibit GLT1 mRNA 3' UTR function and reduce GLT1 protein expression in astroglia. In this application, we will focus on the following aims: 1) Identify astroglial miRNAs involved in exosome mir-124a-dependent GLT1 expression regulation in astroglia we will identify astroglial miRNAs that are significantly down-regulated by neuronal exosome treatment and miR-124a transfection using miRNA microarrays. We will then validate expression changes of identified astroglial miRNAs using QRT-PCR and determine whether these astroglial miRNAs directly inhibit GLT1 3' UTR function using a luciferase based assay. Finally, we will determine whether these identified astroglial miRNAs reduce GLT1 protein expression levels and GLT1-dependent glutamate uptake in astroglia. 2) Investigate the exosome and mir-124a transfer from neurons to astroglia in vivo we will investigate the in vivo exosome and mir-124 transfer from neurons to astroglia using genetic and labeling approaches. We will generate transgenic mice that selectively express eGFP-tagged CD63 (green fluorescence) in neurons to characterize the temporal and spatial profile of in vivo transfer of neuronal exosomes (indicated by the eGFP-labeled CD63) to astroglia in intact CNS. We will also selectively deliver Alexa 750 (far red fluorescence) labeled mir-124a to motor neurons by femoral nerve injection and retrograde transport, and then examine its transfer from motor neurons to astroglia in vivo. In summary, this project will identify specific miRNAs that modulate GLT1 protein expression. These newly identified miRNAs will provide novel approaches for modulating synaptic function and are promising targets for developing GLT1-based therapeutics for the treatment of neurological diseases/injuries. In addition, this study will characterize a novel exosome-mediated signaling pathway from neurons to astroglia that regulates astroglial GLT1 expression. This intercellular pathway provides new knowledge about how neuronal signals coordinate astroglial functions at synapses.
描述(申请人提供):星形胶质细胞兴奋性氨基酸转运蛋白2(EAAT2,啮齿动物类似物GLT1)是星形胶质细胞中最重要的功能性突触蛋白之一,在中枢神经系统中发挥重要的生理和病理功能。 EAAT2/GLT1 表达的调节已成为了解神经元信号如何协调突触星形胶质细胞功能的绝佳模型。外泌体是一类新发现的由细胞分泌的内体来源的膜囊泡(40-100nm)。它们含有各种生物分子,包括蛋白质、脂质、mRNA 和 microRNA (miRNA)。外泌体介导的通讯及其在中枢神经系统中的生理意义基本上是未知的。 根据我们最近发表的结果,我们假设外泌体介导的 mir-124a 从神经元到星形胶质细胞的转移通过抑制星形胶质细胞 miRNA 来增加 GLT1 蛋白表达,而星形胶质细胞 miRNA 抑制 GLT1 mRNA 3' UTR 功能并减少星形胶质细胞中的 GLT1 蛋白表达。在本申请中,我们将重点关注以下目标: 1) 鉴定星形胶质细胞中参与外泌体 mir-124a 依赖性 GLT1 表达调节的星形胶质细胞 miRNA 我们将鉴定神经元外泌体处理和 miR-124a 转染显着下调的星形胶质细胞 miRNA使用 miRNA 微阵列。然后,我们将使用 QRT-PCR 验证已识别的星形胶质细胞 miRNA 的表达变化,并使用基于荧光素酶的测定确定这些星形胶质细胞 miRNA 是否直接抑制 GLT1 3' UTR 功能。最后,我们将确定这些鉴定出的星形胶质细胞 miRNA 是否会降低星形胶质细胞中 GLT1 蛋白表达水平和 GLT1 依赖性谷氨酸摄取。 2)研究体内外泌体和mir-124a从神经元到星形胶质细胞的转移我们将使用遗传和标记方法研究体内外泌体和mir-124从神经元到星形胶质细胞的转移。我们将生成在神经元中选择性表达 eGFP 标记的 CD63(绿色荧光)的转基因小鼠,以表征神经元外泌体(由 eGFP 标记的 CD63 表示)体内转移到完整 CNS 中星形胶质细胞的时间和空间特征。我们还将通过股神经注射和逆行转运选择性地将Alexa 750(远红荧光)标记的mir-124a递送至运动神经元,然后在体内检查其从运动神经元到星形胶质细胞的转移。 总之,该项目将鉴定调节 GLT1 蛋白表达的特定 miRNA。这些新发现的 miRNA 将为调节突触功能提供新方法,并且是开发基于 GLT1 的神经系统疾病/损伤疗法的有希望的靶标。此外,这项研究将表征一种新型外泌体介导的从神经元到星形胶质细胞的信号通路,调节星形胶质细胞 GLT1 的表达。这种细胞间通路提供了关于神经元信号如何协调突触星形胶质细胞功能的新知识。

项目成果

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