Molecular Basis of Sensory Transduction in C. elegans

线虫感觉转导的分子基础

基本信息

  • 批准号:
    9295065
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 31.27万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2004
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2004-07-01 至 2019-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): The gentlest breeze, the roughest sandpaper, and the sharpest pin are detected by our somatosensory system, which is composed of thousands of touch-sensitive mechanoreceptor neurons embedded in the skin. It is widely understood that physical force is transduced into neural signals through activation of specialized ion channels (called 'mechano-electrical transduction' or MeT channels), but understanding of the molecular and physical basis of this process remains rudimentary. All animals have the ability to sense touch and recent work has shown that nematode and mammalian somatosensory neurons have similar response dynamics (reviewed in Geffeney and Goodman, Neuron 74:609, 2012). This functional conservation is seen in neurons that rely on either DEG/ENaC or TRP channel proteins to form MeT channels, a finding which implies that response properties are conferred primarily by the cellular environment and not intrinsic to the ion channel proteins. The long-term goal of the proposed research program is to understand how the cell membrane and cytoskeleton regulate the delivery of physical force to MeT channels expressed in touch receptor neurons (TRNs) and discover the structural rearrangements associated with touch-evoked MeT channel gating. The general approach will be to combine in vivo recording of MeT channel gating in identified TRNs with genetic perturbations in C. elegans nematodes that 1) alter biosynthesis of polyunsaturated fatty acids and cell membrane function, 2) disrupt the microtubule and spectrin cytoskeleton and 3) disrupt selected domains in the MEC-4 proteins crucial to the formation of the sodium-selective native MeT channels,. This work will be paired with optogenetics studies designed to identify factors that affect MeT channels, but not downstream signaling events and with biophysical analysis of MeT channels expressed in heterologous cells. The proposed research combines expertise in sensory biophysics, in vivo electrical recording from identified C. elegans neurons, genetic analysis, to derive a profound understanding of the sense of touch. What is learned from these studies has the potential to improve understanding of touch sensation and its dysfunction in disease, during chemotherapy and as a consequence of normal aging.
描述(由申请人提供):最温和的微风,最粗糙的砂纸和最清晰的销钉由我们的体感系统检测到,该系统由嵌入皮肤中的数千个触摸敏感的机械感受器神经元组成。广泛理解的是,通过激活专门的离子通道(称为“机械电气传输”或MET通道)将物理力转导为神经信号,但是对该过程的分子和物理基础的理解仍然是基本的。所有动物都具有感知触摸的能力,并且最近的工作表明线虫和哺乳动物的体感神经元具有相似的反应动力学(在Geffeney和Goodman,Neuron 74:609,2012中进行了综述)。在依靠DEG/ENAC或TRP通道蛋白形成MET通道的神经元中可以看出这种功能保护,这一发现暗示响应特性主要由细胞环境赋予,而不是固有的ION通道蛋白。拟议的研究计划的长期目标是了解细胞膜和细胞骨架如何调节物理力向触摸受体神经元(TRN)表达的MET通道的传递,并发现与接触式诱发的Met通道彩门相关的结构重排。一般方法将是将MET通道门控在已鉴定的TRN中的体内记录与秀丽隐杆线虫线虫中的遗传扰动相结合,1)改变多不饱和脂肪酸的生物合成和细胞膜功能,2)破坏微蛋白和光谱蛋白蛋白蛋白蛋白蛋白蛋白的蛋白质蛋白质蛋白质的蛋白质蛋白质蛋白质的蛋白质。钠选择性天然MET通道。这项工作将与旨在识别影响MET通道的因素但不下游信号事件以及对异源细胞中表达的MET通道的生物物理分析相结合。拟议的研究结合了感觉生物物理学方面的专业知识,从鉴定出的秀丽隐杆线虫神经元中的体内电记录,遗传分析,以获得对接触感的深刻理解。从这些研究中学到的东西有可能提高对触摸感觉及其在疾病,化学疗法期间以及正常衰老的结果的理解。

项目成果

期刊论文数量(43)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
PTRN-1, a microtubule minus end-binding CAMSAP homolog, promotes microtubule function in Caenorhabditis elegans neurons.
  • DOI:
    10.7554/elife.01498
  • 发表时间:
    2014-02-25
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Richardson CE;Spilker KA;Cueva JG;Perrino J;Goodman MB;Shen K
  • 通讯作者:
    Shen K
Patch clamp recording of ion channels expressed in Xenopus oocytes.
膜片钳记录非洲爪蟾卵母细胞中表达的离子通道。
Phospholipids that contain polyunsaturated fatty acids enhance neuronal cell mechanics and touch sensation.
  • DOI:
    10.1016/j.celrep.2013.12.012
  • 发表时间:
    2014-01-16
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Vásquez V;Krieg M;Lockhead D;Goodman MB
  • 通讯作者:
    Goodman MB
DEG/ENaC but not TRP channels are the major mechanoelectrical transduction channels in a C. elegans nociceptor.
  • DOI:
    10.1016/j.neuron.2011.06.038
  • 发表时间:
    2011-09-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.2
  • 作者:
    Geffeney SL;Cueva JG;Glauser DA;Doll JC;Lee TH;Montoya M;Karania S;Garakani AM;Pruitt BL;Goodman MB
  • 通讯作者:
    Goodman MB
The DEG/ENaC protein MEC-10 regulates the transduction channel complex in Caenorhabditis elegans touch receptor neurons.
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