Requirement for enhanced metabolic efficiency in hippocampal LTP
海马 LTP 代谢效率提高的要求
基本信息
- 批准号:9429217
- 负责人:
- 金额:$ 22.99万
- 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:2017-09-25 至 2019-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AMPA ReceptorsAcuteBCL2 geneBindingCRISPR/Cas technologyCell DeathCellsCouplingDefectElectrodesEnergy MetabolismEventEyeFrequenciesGeneticGoalsGrowthHippocampus (Brain)IndividualInner mitochondrial membraneKnockout MiceLearningLinkLong-Term PotentiationMaintenanceMeasuresMembraneMemoryMetabolicMitochondriaMolecularMusMutationN-Methyl-D-Aspartate ReceptorsNeurodegenerative DisordersNeuronsOrganellesOxygenOxygen ConsumptionPhosphorylationPositioning AttributePostsynaptic MembraneProbabilityProcessProductionProtein FamilyRegulationResistanceSliceSynapsesSynaptic TransmissionSynaptic plasticityTechnologyTestingbasebcl-xlong proteincancer celldesignimprovedinhibitor/antagonistlong term memorymemory consolidationmutantneurotransmitter releaseoverexpressionoxidationpostsynapticpreventtherapy development
项目摘要
Abstract
Hippocampal long term potentiation (LTP) is the enhancement of synaptic transmission that may
underlie long term memory storage. This form of synaptic plasticity has been highly studied in the
hippocampal CA3 to CA1 synapse. Hebb predicted in the 1940s before any molecular
understanding of LTP was known, that LTP must be dependent upon “some growth process or
METABOLIC change” taking place in one or both cells so that “A's EFFICIENCY as one of the
cells firing B is increased.” After high frequency stimulation in the hippocampus, acute and
persisting growth processes do occur including regulation of Ca2+ flux through NMDA receptors
into the CA1 neuron, and enhanced insertion of AMPA receptors into the postsynaptic membrane
but a METABOLIC change required to alter the EFFICIENCY of synaptic transmission to induce
and/or sustain LTP has never been found. In this application we will test if a long term change in
mitochondrial efficiency dependent upon Bcl-xL is required for the onset of LTP. We have found
previously that mitochondria manifest improved metabolic efficiency upon expression of the Bcl-
2 family protein Bcl-xL. Bcl-xL is highly expressed in cancer cells resistant to cell death, but also
contributes to changes in synaptic strength. Bcl-xL targets to mitochondria, localizes these
organelles to synapses and increases the number and size of synapses and the rate of
spontaneous neurotransmitter release events. Most importantly for this study, we have found that
Bcl-xL increases the production of ATP by mitochondria through its ability to decrease the
probability of opening of a leak channel found within the ATP synthase c-subunit. Upon high
frequency synaptic stimulation, Bcl-xL moves to mitochondria and a halo of ATP forms around the
mitochondria, and this persistently enhanced mitochondrial ATP level appears to be dependent
on Bcl-xL and required for LTP. In this proposed study, we will determine if LTP requires a true
change in efficiency of mitochondrial function. We will consider that there is an increase in
efficiency if we find a relative decrease or no change in oxygen consumption by mitochondria
during enhanced ATP production. We will confirm if targeting of Bcl-xL to the ATP synthase is
required for the change in efficiency of ATP production. We will determine if the association of
Bcl-xL with mitochondria is linked to the onset of LTP in hippocampal CA1 neurons. Finally, we
will determine if a low conductance ATP synthase c-subunit will reverse the effects of genetic Bcl-
xL depletion, and will allow for the onset and/or maintenance of LTP.
抽象的
海马长期增强(LTP)是突触传播的增强
长期内存存储的基础。这种突触可塑性在
海马CA3至CA1突触。 HEBB在1940年代预测任何分子之前
了解LTP的了解,LTP必须取决于“某些增长过程或
代谢变化在一个或两个细胞中进行,因此“ A的效率是其中之一
在海马,急性和
确实发生了持续的生长过程,包括通过NMDA受体调节Ca2+通量
进入CA1神经元,并增强AMPA受体插入突触后膜
但是,需要改变突触传播效率以诱导的代谢变化
和/或Sustain LTP从未找到。在此应用程序中,我们将测试长期更改
LTP发作需要取决于BCl-XL的线粒体效率。我们找到了
以前,线粒体在表达BCl-表达时表现出提高的代谢效率
2家族蛋白BCL-XL。 Bcl-XL在抗细胞死亡的癌细胞中高度表达,但也
有助于突触强度的变化。 BCL-XL靶向线粒体,将其定位
细胞器以突触并增加突触的数量和大小和速度
赞助神经递质释放事件。对于这项研究,最重要的是,我们发现
BCL-XL通过降低线粒体的能力来增加线粒体的ATP产生
在ATP合酶C-Subunit中发现泄漏通道的概率。高
频率突触刺激,BCL-XL移至线粒体,并在周围的ATP晕。
线粒体,这种持续增强的线粒体ATP水平似乎是依赖性的
在BCL-XL上,需要LTP。在这项拟议的研究中,我们将确定LTP是否需要真实
线粒体功能效率的变化。我们将考虑有所增加
效率如果我们发现线粒体的氧气消耗相对下降或没有变化
在增强的ATP生产过程中。我们将确认将BCl-XL靶向ATP合酶是否为
ATP生产效率的变化所需。我们将确定是否关联
带有线粒体的BCl-XL与海马CA1神经元中LTP的发作有关。最后,我们
将确定低电导ATP合酶C-亚基是否会逆转遗传BCL-的影响
XL耗竭,并允许LTP的发作和/或维护。
项目成果
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