The Role of cAMP Signaling in Neuronal Primary Cilia

cAMP 信号传导在神经元初级纤毛中的作用

基本信息

  • 批准号:
    9211722
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20.96万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-08-01 至 2022-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY (CHEN, JI)    Primary cilia are the “cellular antennae” that detect various extracellular signals including hormones. Defects in  primary cilia cause a broad spectrum of human diseases including obesity. The type 3 adenylyl cyclase (AC3)  is the major adenylyl cyclase and a key enzyme mediating the cAMP signal pathway in olfactory sensory cilia  and in primary cilia throughout the central nervous system (CNS). AC3 in olfactory sensory cilia is essential for  the olfactory signal transduction and loss of AC3 leads to anosmia (loss of smell). Moreover, multiple genetic  evidence has demonstrated that defects in AC3 are associated with obesity and depression. Nevertheless, the  functional mechanisms of AC3, and the signaling transduction pathway in primary cilia in the CNS remain to be  elucidated. Because olfactory sensory cilia and neuronal primary cilia are structurally related and share a  common intraflagellar protein transport system, we hypothesize that the cAMP signaling in the primary cilia of  CNS neurons resembles that in olfactory sensory cilia and alteration of this signaling in neuronal primary cilia  impacts obesity and depression. To test this hypothesis, we will first use fluorescent nanoparticles in co-­ immnunostaining experiments and take a mass spectrometry based proteomic approach to identify signal  proteins that transduce the cAMP signaling in the primary cilia of CNS neurons. We will next genetically  engineer a light-­activated adenylyl cyclase into primary cilia to enable optogenetic manipulation of cAMP level  in neuronal primary cilia. We will also determine how cAMP in neuronal primary cilia modulate neuronal  functions. In addition, we will further identify which neuronal ensembles with loss of AC3 leads to obesity and  depression using tissue-­specific AC3 knockout mice. Completion of this project will identify molecular  components that mediate ciliary cAMP signal transduction, generate useful tools for cilium research, and  provide novel insights into the (patho-­)physiological roles of AC3 in obesity and depression.
项目概要(陈、吉)   初级纤毛是“细胞天线”,可以检测各种细胞外信号,包括激素缺陷。 初级纤毛会导致包括肥胖在内的多种人类疾病。 是主要的腺苷酸环化酶,也是嗅觉纤毛中介导 cAMP 信号通路的关键酶 在整个中枢神经系统 (CNS) 的初级纤毛中,AC3 对嗅觉感觉纤毛至关重要。 嗅觉信号转导和 AC3 缺失会导致嗅觉丧失(嗅觉丧失)。 有证据表明 AC3 缺陷与肥胖和抑郁症有关。 AC3的功能机制以及中枢神经系统初级纤毛的信号转导途径仍有待进一步研究 因为嗅觉纤毛和神经元初级纤毛在结构上相关并且共享一个。 常见的鞭毛内蛋白质转运系统,我们假设初级纤毛中的 cAMP 信号传导 中枢神经系统神经元与嗅觉感觉纤毛中的神经元类似,并且神经元初级纤毛中信号传导的改变 为了验证这一假设,我们将首先使用荧光纳米粒子来共同研究。 免疫染色实验并采用基于质谱的蛋白质组学方法来识别信号 接下来我们将从基因角度研究在 CNS 神经元初级纤毛中转导 cAMP 信号传导的蛋白质。 将光激活的腺苷酸环化酶工程化到初级纤毛中,以实现 cAMP 水平的光遗传学操作 我们还将确定神经元初级纤毛中的 cAMP 如何调节神经元 此外,我们将进一步确定哪些神经元缺失 AC3 会导致肥胖和肥胖。 使用组织特异性 AC3 敲除小鼠进行抑郁症的研究 完成该项目将鉴定分子。 介导 cAMP 信号转导的成分,为纤毛研究生成有用的工具,以及 为 AC3 在肥胖和抑郁症中的(病理)生理作用提供了新的见解。

项目成果

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