Molecular mechanisms of auditory nAChR synapse assembly
听觉 nAChR 突触组装的分子机制
基本信息
- 批准号:8519408
- 负责人:
- 金额:$ 42.57万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2009
- 资助国家:美国
- 起止时间:2009-09-19 至 2015-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:ActininActinsAffectAgingAmericanAntibioticsArchitectureAuditoryBasilar PapillaBindingBiochemicalBiological AssayBirdsBrainCalcium-Activated Potassium ChannelCell LineCellsComplementary DNAComplexConfocal MicroscopyCouplingCytoskeletal ProteinsCytoskeletonDevelopmentDominant-Negative MutationF-ActinFelis catusFrequenciesFunctional disorderGene TransferHair CellsHearingHumanImmunofluorescence MicroscopyInfectionInner Hair CellsIon ChannelLabelLabyrinthLeadLengthLesionLinkMapsMediatingMembraneModelingMolecularMolecular ModelsMuscleNatural regenerationNerveNeuronsNeurotransmittersNicotinic ReceptorsNoisePeptidesPhenotypePositioning AttributePrecipitationProtein BindingProteinsRecombinant ProteinsRecoveryRelative (related person)Research PersonnelRoleScaffolding ProteinSensorineural Hearing LossSensory HairSequence AnalysisSignal TransductionSpecificitySupporting CellSurfaceSynapsesSynaptic TransmissionSynaptic VesiclesTestingVesicleViral Vectorabstractingadapter proteinbasecalcium-activated potassium channel small-conductancecholinergicgain of functiongenetic regulatory proteinhair cell regenerationhearing impairmenthuman EMS1 proteinin vitro testingin vivoinsightloss of functionmolecular modelingnovelpositional cloningpostsynapticpresynapticreceptorrestorationscaffoldsoundsynaptogenesis
项目摘要
Abstract:
Sensorineural hearing loss affects 30 million Americans. Aging, noise-overexposure, infection and ototoxic
antibiotics all lead to sensory hair cell degeneration and permanent hearing loss. Recently, hair cell
regeneration and partial function restoration were induced in the mature mammalian inner ear. However, little
is known about molecular mechanisms that direct functional synapse assembly in either normal developing or
regenerated hair cells. Our planned studies will define these mechanisms in vivo and identify molecules
required for synapse assembly and hearing restoration in the deafened inner ear. This multi-investigator
collaborative project draws on the complementary expertise of Michele Jacob (molecular mechanisms of
neuronal synapse assembly), Yehoash Raphael (sensory hair cell regeneration), and Keith Duncan (ion
channel function in sensory hair cells). We will focus on efferent olivocochlear (OC) cholinergic inputs from the
brain onto sensory hair cells. OC cholinergic activity regulates the sensitivity and frequency selectivity of
hearing. ¿9/10-containing nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) mediate synaptic transmission in hair
cells. Further, normal activity requires the functional coupling and close positioning of ¿9/10-nAChRs to small
conductance calcium activated potassium channels (SK2). Early SK2 expression is also required for inner hair
cell functional maturation and normal exocytotic activity at the afferent presynaptic inputs onto primary auditory
neurons that signal sound reception to the brain. Mechanisms that direct the synaptic localization of ¿9/10-
nAChRs and SK2 channels are undefined. We predict the molecular organization of the OC synapse based on
our identification of key components at neuronal ¿3-nAChR synapses and preliminary findings of shared
components at hair cell ¿9/10-nAChR synapses. In Aim1, we will define the core postsynaptic complex of
scaffold and cytoskeletal regulatory proteins at avian OC synapses. Aim2 will define the specific adapter
proteins that link ¿9/10-nAChRs and SK2 channels to postsynaptic complex components. Aim3 will test the in
vivo roles of the adapter proteins in directing ¿9/10-nAChR and SK2 synaptic localization and functional
coupling that are essential for normal hearing. We will test the model in avian developing and regenerated hair
cells. We will use loss-of-function and gain-of-function strategies and exploit the spontaneous regeneration and
reverse genetic, molecular, morphological, biochemical and functional advantages of chick sensory hair cells.
Our findings will provide new insights into the molecular organization of nicotinic synapses in both developing
and regenerated hair cells. We will identify novel binding partners for ¿9/10-nAChRs and SK2 channels.
Further, the studies will provide the first identification of molecular interactions, in vivo, that are essential for
synapse assembly and hearing recovery in the deafened inner ear.
抽象的:
感音神经性听力损失影响着 3000 万美国人,其中包括衰老、过度暴露于噪音、感染和耳毒性。
抗生素都会导致感觉毛细胞变性和永久性听力损失。
成熟哺乳动物内耳的再生和部分恢复功能被诱导,但效果甚微。
已知在正常发育或正常发育过程中指导功能性突触组装的分子机制
我们计划的研究将在体内定义这些机制并识别分子。
失聪内耳的突触组装和听力恢复所需的。
合作项目利用了 Michele Jacob 的互补专业知识(分子机制)
神经元突触组装)、Yehoash Raphael(感觉毛细胞再生)和 Keith Duncan(离子
感觉毛细胞中的通道功能)我们将重点关注来自橄榄耳蜗(OC)的传出胆碱能输入。
OC 胆碱能活性调节大脑对感觉毛细胞的敏感性和频率选择性。
听力。含有 9/10 的烟碱乙酰胆碱受体 (nAChR) 介导头发中的突触传递
此外,正常活动需要 ¿ 的功能耦合和紧密定位。 9/10-nAChR 变小
电导钙激活钾通道 (SK2) 的早期表达也是内毛所必需的。
初级听觉传入突触前输入处的细胞功能成熟和正常胞吐活动
向大脑发出声音接收信号的神经元,指导 ¿ 的突触定位。 9/10-
nAChR 和 SK2 通道未定义,我们根据以下信息预测 OC 突触的分子组织。
我们对神经关键组件的识别 ¿ 3-nAChR 突触和共享的初步发现
毛细胞的成分 ¿在 Aim1 中,我们将定义 9/10-nAChR 突触的核心突触后复合体。
鸟类 OC 突触的支架和细胞骨架调节蛋白将定义特定的接头。
连接的蛋白质突触后复合体成分的 9/10-nAChR 和 SK2 通道将测试内部。
衔接蛋白在指导中的体内作用 ¿ 9/10-nAChR 和 SK2 突触定位和功能
我们将在鸟类发育和再生毛发中测试该模型。
我们将使用功能丧失和功能获得策略并利用自发再生和功能。
逆转雏鸡感觉毛细胞的遗传、分子、形态、生化和功能优势。
我们的研究结果将为发育中烟碱突触的分子组织提供新的见解。
和再生的毛细胞。我们将确定 ¿ 的新结合伙伴。 9/10-nAChR 和 SK2 通道。
此外,这些研究将首次鉴定体内分子相互作用,这对于
聋内耳中的突触组装和听力恢复。
项目成果
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