Light-dependent Transducin Movement in Retinal Rods.

视网膜杆中的光依赖性转导蛋白运动。

基本信息

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Analysis of the mechanisms underlying light adaptation and recovery following phototransduction is one of the goals outlined in the National Plan for Eye and Vision Research (http://www.nei.nih.gov/strategicplanning /np_retinal.asp). One of the most striking molecular events that occurs in retinal rods in response to illumination is the migration of rod G protein, transducin. In darkness, transducin concentrates in the outer segments (OS) of rods. In light, it migrates from the OS to the inner segment (IS), nuclear layer and the synaptic terminals. The significance and the mechanism responsible for this phenomenon are a subject of debate. Based on genetic studies in mice and drosophila, a number of vision scientists hypothesized that transducin movement requires active transport machinery. However, this laboratory showed that movement of transducin does not require ATP and therefore must be driven by diffusion rather than molecular motors. In this model, the light-dependence and directionality of transducin relocalization is explained by the following simple mechanism. Upon activation, rod transducin (i) dissociates into Galpha and Gbeta-gamma, (ii) the subunits become soluble and disperse throughout the cell. Dissociation of the subunits and their subsequent solubilization are the only two events necessary and sufficient for the release of transducin from the OS and subsequent relocalization. The proposed research will use this model to establish whether transducin translocation is indeed necessary for light adaptation, and whether it contributes to cell survival (protection from light damage). Specific Aim 1 will design and test mutant forms of rod transducin alpha subunit that cannot translocate by virtue of the altered affinity to the membranes, Gbeta-gamma, and LGN, a putative binding partner in the inner compartments of the rods. These Galpha mutants will be first validated in transfected mammalian cells and then in situ using virally transformed mouse rods. Specific Aim 2 is to express these dominant mutants in vivo (transgenic mice) in order to examine the effect on light adaptation and rod survival (retinal degeneration). A series of electrophysiological, biochemical and histological analyses will investigate light adaptation and long- term survival of the rods. This project will achieve two goals: establish the molecular mechanism of light-dependent rod transducin redistribution and understand physiologic significance of this phenomenon. This new basic knowledge will provide a conceptual framework for designing new strategies to prevent and treat retinal degenerative diseases.
描述(由申请人提供):对光转导后的光适应和恢复机制的分析是国家眼睛和视力研究计划(http://www.nei.nih.gov/strategicplanning/np_retinal)中概述的目标之一。 ASP)。视网膜视杆细胞响应光照而发生的最引人注目的分子事件之一是视杆细胞 G 蛋白(转导蛋白)的迁移。在黑暗中,转导蛋白集中在视杆细胞的外节 (OS)。光来说,它从操作系统迁移到内节(IS)、核层和突触末端。这种现象的意义和机制仍然存在争议。基于对小鼠和果蝇的遗传学研究,许多视觉科学家假设转导蛋白的运动需要主动的运输机制。然而,该实验室表明转导蛋白的运动不需要 ATP,因此必须由扩散而不是分子马达驱动。在该模型中,转导蛋白重定位的光依赖性和方向性通过以下简单机制来解释。激活后,杆转导蛋白 (i) 解离成 Galpha 和 Gbeta-gamma,(ii) 亚基变得可溶并分散在整个细胞中。亚基的解离及其随后的溶解是转导蛋白从操作系统中释放和随后的重新定位唯一必要且充分的两个事件。拟议的研究将使用该模型来确定转导蛋白易位是否确实是光适应所必需的,以及它是否有助于细胞存活(防止光损伤)。具体目标 1 将设计和测试杆转导蛋白 α 亚基的突变形式,该亚基由于与膜、Gbeta-gamma 和 LGN(杆内室中假定的结合伴侣)亲和力改变而无法易位。这些 Galpha 突变体将首先在转染的哺乳动物细胞中进行验证,然后使用病毒转化的小鼠棒进行原位验证。具体目标 2 是在体内表达这些显性突变体(转基因小鼠),以检查其对光适应和视杆细胞存活(视网膜变性)的影响。一系列电生理学、生物化学和组织学分析将研究视杆细胞的光适应和长期存活。该项目将实现两个目标:建立光依赖性杆状转导蛋白重新分布的分子机制并了解这种现象的生理意义。这一新的基础知识将为设计预防和治疗视网膜退行性疾病的新策略提供概念框架。

项目成果

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Diversity of bacteria at healthy human conjunctiva.
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Q. Dong;Jennifer M. Brulc;A. Iovieno;B. Bates;A. Garoutte;Darlene Miller;K. V. Revanna;Xiang Gao
  • 通讯作者:
    Xiang Gao
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