Elucidating molecular mechanisms mediating cellular responses to touch and pain

阐明介导细胞对触摸和疼痛反应的分子机制

基本信息

项目摘要

 DESCRIPTION (provided by applicant): Mechanotransduction, or the mechanisms by which cells convert mechanical stimuli into electrical activity, is a process conserved across all domains of life and is a necessary facet of our interaction with the world. However, despite its ubiquity and importance, mechanotransduction is not well understood at a molecular level. Leeches in the genus Hirudo, commonly known as medicinal leeches, have been long used as a model system for neurobiology and as a result the characteristics of the neurons in the segmentally iterated ganglia of the ventral nerve cord have been well established. To determine what genes might mediate the differences between the mechanosensitive and non-mechanosensitive neurons in these ganglia, I and others carried out a transcriptomic analysis of five different cell types in the Hirudo ganglion. One major signature that arose from this analysis was the differential expression of several transcripts encoding channels similar to those that have been shown to be mechanosensitive in other systems. However, our system would not only allow us to ground- truth whether these channels confer mechanosensitivity, but also would determine the nature of this process, as the three different mechanosensitive neurons in the leech ganglion exhibit different responses to touch. Specifically, I plan to: 1) Determine the effect of the loss of these channels on neuronal function by transcript knock-down in Hirudo body wall preparations and in vivo neuronal culture; 2) Describe the developmental trajectory and organismal relevance of these genes using Helobdella, another leech and well-established developmental model system; and 3) Directly determine whether a subset of these channels confers mechanosensitivity in mammalian cell culture through expression of the full-length protein and subsequent functional assays.
 描述(由适用提供):机械转导或细胞将机械刺激转化为电活动的机制,是整个生命的所有域中保守的过程,是我们与世界互动的必要方面。然而,它的普遍性和重要性,在分子水平上尚未很好地理解机械转传。广场上的水ches(通常称为医学水ches)长期以来一直用作神经生物学的模型系统,并且由于神经元在通风线的分段迭代神经节中的特征已得到很好的确定。为了确定哪些基因可以介导这些神经节中的机械敏感性和非机械敏感神经元之间的差异,I和其他基因对广场神经节中五种不同细胞类型进行了转录组分析。此分析产生的一个主要签名 是几个编码通道的差异表达,类似于在其他系统中被证明具有机械敏感性的转录。但是,我们的系统不仅可以让我们理解这些通道是否赋予机械敏感性,还可以确定这一过程的性质,因为水ech神经节中的三种不同机械敏感的神经元暴露了不同的触摸反应。具体而言,我计划:1)确定这些通道丧失对神经元功能的影响,通过在广场体壁制剂和体内神经元培养中敲低的转录作用; 2)使用Helobdella(另一个杠杆且已建立的发展模型系统)描述这些基因的发育轨迹和有机相关性; 3)直接确定这些通道的一个子集是否通过表达全长蛋白和随后的功能分析来赋予哺乳动物细胞培养的机理敏感性。

项目成果

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Behavioral analysis of substrate texture preference in a leech, Helobdella austinensis.
水蛭基质纹理偏好的行为分析,Helobdella austinensis。
Transcriptional profiling of identified neurons in leech.
  • DOI:
    10.1186/s12864-021-07526-0
  • 发表时间:
    2021-03-25
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Heath-Heckman E;Yoo S;Winchell C;Pellegrino M;Angstadt J;Lammardo VB;Bautista D;De-Miguel FF;Weisblat D
  • 通讯作者:
    Weisblat D
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Elizabeth A. Heath-Heckman其他文献

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