Elucidating the role of Ankyrin-R in the nervous system

阐明 Ankyrin-R 在神经系统中的作用

• 批准号: 9393475
• 负责人: Sharon Rose Stevens
• 金额: $ 4.4万
• 依托单位: BAYLOR COLLEGE OF MEDICINE
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2017-06-01 至 2020-05-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/9393475
• 关键词: ANK1 gene; ANK2 gene; ANK3 gene; Action Potentials; Aging; Alpha Cell; Alzheimer' s Disease; Ankyrin Repeat; Ankyrins; Axon; Behavior; Behavioral; Binding; Brain; Case Study; Cell Survival; Cells; Cellular Morphology; Cerebellar Diseases; Cytoplasmic Tail; Cytoskeletal Proteins; Cytoskeleton; Data; Dendrites; Development; Disease; Erythrocytes; Gene Expression; Hemolytic Anemia; Hereditary Spherocytosis; Immunoblotting; Inherited; Integral Membrane Protein; Interneurons; Ion Channel; Knock-out; Knockout Mice; Learning; Link; Location; Mass Spectrum Analysis; Membrane; Membrane Proteins; Midbrain structure; Modeling; Molecular; Molecular Profiling; Morphology; Mus; Mutation; Nerve Tissue; Nervous system structure; Neurologic; Neurons; Parvalbumins; Patients; Pattern; Peripheral; Phenotype; Play; Population; Prosencephalon; Protein Family; Proteins; Proteomics; Purkinje Cells; Ranvier' s Nodes; Reporting; Research; Role; Scaffolding Protein; Schizophrenia; Spectrin; Staining method; Stains; Testing; Tissues; Wild Type Mouse; base; cell type; experimental study; hindbrain; insight; mouse model; nervous system disorder; neuronal cell body; postnatal; protein expression; ranpirnase

PROJECT SUMMARY.   Ankyrin proteins, ankyrin-­R (ANK1), ankyrin-­B (ANK2), and ankyrin-­G (ANK3), referred to as AnkR,  AnkB, and AnkG respectively, are found throughout the body and act as the primary link between the spectrin-­ based cytoskeleton and the cytoplasmic domain of many membrane-­associated proteins through their  conserved 24 ANK repeats. Although AnkG and AnkB are well recognized as important domain organizers  within the nervous system, few studies have investigated AnkR’s role. Instead, research into the function of  AnkR has predominately focused on its function in erythrocytes where it creates structural stability by  anchoring Band 3 to ßI spectrin2, with mutations in AnkR resulting in severe spherocytic anemia. Interestingly  though, our lab recently showed AnkR can compensate for a loss of AnkG and cluster Na+ channels at nodes  of Ranvier, suggesting a neurological role. Additionally, multiple studies have indicated various neurological  disturbances have disruptions in AnkR, including cerebellar dysfunction and Alzheimer’s  disease. Yet still, the expression profile, consequences of disruption, and interacting proteins of  AnkR in the nervous system remain poorly understood. I hypothesize that the ankyrin family of proteins play  complementary, but distinct roles in the brain where they tether transmembrane proteins to the spectrin  cytoskeleton. The objectives proposed are: to elucidate AnkR’s expression patterns, functions, and molecular  interactions in the brain. Aim 1 will determine the temporal and spatial expression of AnkR in the brain. By  analysis of AnkR through postnatal development I will establish the temporal, spatial, and cell-­type specific  expression. Aim 2 will determine the cellular and behavioral consequences of disruption of AnkR through  analysis of a new AnkR conditional knockout mouse model, which allows neuronal populations of cells to be  studied, while sparing erythroctes. Examination of phenotypes will yield key insights into AnkR function in the  nervous system. Aim 3 will determine the cytoskeletal and membrane proteins AnkR interacts with in the  nervous system. This will reveal the normal protein function as well as mechanistic insight into the phenotypes  resulting from loss. Completion of these studies will reveal the function of AnkR in the brain, and enhance our  understanding of the molecular mechanisms governing regional protein organization in the developing, aging,  and diseased brain. By comparing what I learn about about AnkR to AnkG and AnkB, I will resolve the  hypothesis to conclude if AnkR functions redundantly, or has a unique neuronal function. Moreover, data  gained from these experiments may also explain AnkR’s role in neurological conditions such as Alzheimer’s  disease (AD), schizophrenia, and cerebellar dysfunction in which deregulation of AnkR has been proposed. In  total, completion of the proposed experiments will determine the role of AnkR in normal brain function.

项目摘要。 锚蛋白、锚蛋白-R (ANK1)、锚蛋白-B (ANK2) 和锚蛋白-G (ANK3)，简称 AnkR， AnkB 和 AnkG 分别存在于全身各处，并充当血影蛋白与 基于细胞骨架和许多膜相关蛋白的细胞质结构域 保守的 24 个 ANK 重复。尽管 AnkG 和 AnkB 被公认为重要的域组织者 在神经系统中，很少有研究调查 AnkR 的作用，而是研究其功能。 AnkR 主要关注其在红细胞中的功能，通过以下方式创造结构稳定性 将带 3 锚定到 ßI 血影蛋白 2，AnkR 发生突变，导致严重的球形红细胞贫血。 不过，我们的实验室最近表明 AnkR 可以补偿 AnkG 的损失并在节点处群集 Na+ 通道 朗维尔（Ranvier）提出了神经学作用。此外，多项研究表明了各种神经学作用。 AnkR 受到干扰，包括小脑功能障碍和阿尔茨海默病 然而，疾病的表达谱、破坏的后果以及相互作用的蛋白质。 AnkR 在神经系统中的作用仍然知之甚少。我推测锚蛋白家族发挥着作用。 在大脑中具有互补但独特的作用，它们将跨膜蛋白与血影蛋白连接起来 提出的目标是：阐明AnkR的表达模式、功能和分子结构。 目标 1 将确定 AnkR 在大脑中的时间和空间表达。 通过产后发育对 AnkR 进行分析，我将建立时间、空间和细胞类型特异性 目标 2 将通过破坏 AnkR 来确定细胞和行为后果。 分析新的 AnkR 条件敲除小鼠模型，该模型允许神经元细胞群 研究，同时保留红细胞，对表型的检查将获得对 AnkR 功能的重要见解。 目标 3 将确定 AnkR 在神经系统中的相互作用。 这将揭示正常的蛋白质功能以及对表型的机制洞察。 完成这些研究将揭示 AnkR 在大脑中的功能，并增强我们的能力。 了解在发育、衰老、 和有病的大脑。通过比较我对 AnkR 与 AnkG 和 AnkB 的了解，我将解决这个问题 如果 AnkR 具有冗余功能或具有独特的神经元功能，则得出假设。此外，数据。 从这些实验中获得的结果也可以解释 AnkR 在阿尔茨海默氏症等神经系统疾病中的作用 疾病（AD）、精神分裂症和小脑功能障碍，其中 AnkR 失调已被提出。 总而言之，完成所提出的实验将确定 AnkR 在正常大脑功能中的作用。