Microtubule Dynamics in Neuronal Dendrites
神经元树突中的微管动力学
基本信息
- 批准号:9265534
- 负责人:
- 金额:$ 36.24万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2016
- 资助国家:美国
- 起止时间:2016-05-01 至 2021-04-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:ActinsAddressAffectAlzheimer&aposs DiseaseAutistic DisorderAxonBiological AssayBrainBrain-Derived Neurotrophic FactorBundlingCalciumCommunicationCytoskeletonDataDendritesDendritic SpinesDevelopmentDiseaseDynein ATPaseExhibitsF-ActinFragile X SyndromeFunctional disorderGlutamatesGolgi ApparatusHippocampus (Brain)HourImageIntellectual functioning disabilityIntracellular TransportKinesinLaser Scanning Confocal MicroscopyLearningLengthLifeLightLipidsLong-Term PotentiationMaintenanceMediatingMemoryMental disordersMessenger RNAMethodsMicrofilamentsMicroscopyMicrotubule DepolymerizationMicrotubule PolymerizationMicrotubulesMolecularMotorN-Methyl-D-Aspartate ReceptorsNervous system structureNeurodegenerative DisordersNeuronal DysfunctionNeuronsNeurotransmitter ReceptorOrganellesPatientsPlayPolymersProcessProteinsResearchRoleRouteSiteStructureSynapsesSynaptic plasticityTechniquesTestingTimeVertebral columnWorkbasecell motilitydepolymerizationdrebrinsexcitatory neuronexperiencefunctional plasticityinsightnervous system disorderneuron developmentneurotransmitter transportnovelpolymerizationpresynapticsynaptogenesistrafficking
项目摘要
PROJECT SUMMARY/ABSTRACT
A functional nervous system requires both the appropriate development of dendritic spines and their
functional plasticity throughout life. Because dendritic spines are the primary sites of contact with
presynaptic axons in excitatory neurons of hippocampus and cortex, their structure and function have
been studied in great detail. During development, spines undergo marked changes in structure,
progressing from motile filopodial protrusions to stable mushroom-shaped spines. Activity-driven
structural changes in spines of mature neurons also play important roles in learning and memory. It is
therefore not surprising that changes in dendritic spines are one of the first harbingers of neuronal
dysfunction in many developmental diseases, such as Fragile X syndrome and autism, as well as
neurodegenerative diseases, such as Alzheimer's disease. Actin filaments play important roles in the
formation, maintenance and plasticity of dendritic spine structure. Prominent in dendrite shafts,
microtubules (MTs) function as stable railways for intracellular transport, but also exhibit bouts of rapid
polymerization and depolymerization, termed dynamic instability. We discovered that MTs remain
dynamic in dendrites throughout neuronal development and are capable of rapidly polymerizing into and
out of dendritic spines in an activity-dependent fashion. In this proposal we will test the hypothesis that
MT invasion of dendritic spines is a tightly regulated process resulting in motor-driven transport of cargo
directly into and out of dendritic spines. Specifically, we will: 1) Determine the molecular mechanism by
which MTs target specific spines, 2) Identify motor proteins and cargo that are transported into spines
along MTs, and 3) Determine how material is transported out of spines along MTs. This work will provide
fundamental insights into synaptogenesis and synaptic plasticity. Furthermore, because dendritic spines
play essential roles in learning and memory and are the structures affected in numerous psychiatric and
neurological diseases, these studies hold promise for novel cytoskeletal-based therapies for synaptic
dysfunction.
项目概要/摘要
功能性神经系统需要树突棘的适当发育及其
终生的功能可塑性。因为树突棘是与细胞接触的主要部位
海马和皮层兴奋性神经元的突触前轴突,其结构和功能与
进行了非常详细的研究。在发育过程中,脊柱的结构发生显着变化,
从活动的丝状伪足突起发展为稳定的蘑菇状刺。活动驱动
成熟神经元棘的结构变化在学习和记忆中也发挥着重要作用。这是
因此,树突棘的变化是神经元变化的第一个预兆之一也就不足为奇了。
许多发育疾病的功能障碍,例如脆性 X 综合征和自闭症,以及
神经退行性疾病,例如阿尔茨海默病。肌动蛋白丝在肌动蛋白丝中发挥重要作用
树突棘结构的形成、维持和可塑性。突出的枝晶轴,
微管(MT)作为细胞内运输的稳定铁路,但也表现出快速的波动
聚合和解聚,称为动态不稳定性。我们发现MT仍然存在
在整个神经元发育过程中树突处于动态状态,并且能够快速聚合成
以活动依赖性方式脱离树突棘。在这个提案中,我们将测试以下假设:
MT 入侵树突棘是一个严格调控的过程,导致电机驱动的货物运输
直接进出树突棘。具体来说,我们将:1)通过以下方式确定分子机制:
哪些 MT 靶向特定的刺,2) 识别运动蛋白和运输到刺中的货物
沿着 MT,以及 3) 确定材料如何沿着 MT 传输出书脊。这项工作将提供
对突触发生和突触可塑性的基本见解。此外,由于树突棘
在学习和记忆中发挥着重要作用,并且是许多精神和疾病中受影响的结构
神经系统疾病,这些研究为基于细胞骨架的新型突触疗法带来了希望
功能障碍。
项目成果
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专著数量(0)
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