Endosome regulated photoreceptor protein trafficking

内体调节光感受器蛋白运输

• 批准号: 9915929
• 负责人: CHING-HWA SUNG
• 金额: $ 42.38万
• 依托单位: WEILL MEDICAL COLL OF CORNELL UNIV
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2018-08-01 至 2022-04-30
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/9915929
• 关键词: 3-Dimensional; Address; Adult; Affect; Age; Animal Model; Binding; Biogenesis; Biological Assay; Blindness; Cell Death; Cells; Cellular Stress; Complex; Confocal Microscopy; Critical Pathways; Defect; Destinations; Development; Disease; Disease model; Early Endosome; Electron Microscopy; Endoplasmic Reticulum; Endosomes; Etiology; Excision; Gene Deletion; Genes; Genetic; Genetic Heterogeneity; Goals; Golgi Apparatus; Homeostasis; Human; Individual; Investigation; Knowledge; Lead; Light; Literature; MADHIP gene; Mass Spectrum Analysis; Membrane; Methods; Modeling; Molecular; Morphogenesis; Mus; Mutation; Neurons; Night Blindness; Organelles; Pathologic; Pathology; Pathway interactions; Patients; Peripheral; Phenotype; Photoreceptors; Physiological; Play; Presynaptic Terminals; Process; Proteins; Proteomics; Research; Resolution; Resources; Retina; Retinal Degeneration; Retinal Dystrophy; Retinitis Pigmentosa; Rhodopsin; Rod; Role; Route; Scanning Electron Microscopy; Signal Transduction; Site; Smad Proteins; Sorting - Cell Movement; Structure; System; Techniques; Testing; Time; Tracer; Transgenes; Vision; base; cell type; effective therapy; extracellular; fly; improved; in vivo; inducible gene expression; innovation; insight; legally blind; mouse model; mutant; neuropathology; novel; novel therapeutics; protein complex; protein transport; proteostasis; response; retinal rods; success; synaptic function; therapy design; trafficking; uptake; vector

PROJECT SUMMARY     Retinitis pigmentosa (RP) causes irreversible blindness in individuals of all ages. It affects ~1 in 3,500 people  worldwide. While RP is initially characterized by night blindness and peripheral vision loss, most RP patients  lose their central vision and become legally blind by the age of 40. There is no treatment to slow or stop  vision loss. Mislocalization of the light-­absorbing protein rhodopsin in the rods is a common hallmark shared  by many animal models of RP. The long-­term objective of this application is to dissect the molecular pathway  that underlies the sorting and delivery of the rhodopsin and determine its disease relevance. This information  will accelerate the discovery of new treatments for RP and other retinal degenerative diseases. In the  mammalian rods, which are highly compartmentalized, rhodopsin is synthesized in the biosynthetic  organelles confined to the inner segment. Rhodopsin is then vectorially delivered to and concentrated in the  outer segment (OS). While rhodopsin’s trafficking through the endoplasmic reticulum-­Golgi pathway has  been investigated, the importance of the endosome in rhodopsin’s OS targeting is unclear. In many other cell  types, the endosome s erves as a key sorting station for proteins at the crossroads of multiple intracellular  trafficking pathways. Prolonged endosomal accumulation of fly rhodopsin has been shown to lead to light-­ dependent retinal degeneration. Our preliminary results showed that the newly-­synthesized rhodopsin  transits through the endosomal compartments in mouse rods in vivo. The OS targeting signal of the  rhodopsin binds to an early endosome-­specific protein, SARA. SARA deficiency in mouse rods not only  causes rhodopsin mislocalization but also several other cellular defects in the endolysosomal system. In this  application, we will test the central hypothesis that in mammalian rods the trans-­endosomal pathway critically  regulates the fidelity and the efficiency of the OS targeting of rhodopsin. First, we will address whether the  RP mutant rhodopsins are retained in the endosomes abnormally during their transit to the OS, and whether  this defect perturbs the homeostasis of other endomembranes (Aim1). We will generate multiple,  complementary mouse models to examine the role of the trans-­endosomal pathway in the morphogenesis of  the OS and its rhodopsin expression (Aim2). We will also profile the rod proteins that transit through the  endosomal system and characterize their interaction with key endosomal trafficking regulators (Aim3). We  will achieve these aims by applying state-­of-­the-­art techniques such as rod-­specific inducible gene  expression and gene deletion, super-­resolution confocal microscopy, correlative light-­electron microscopy,  and 3D scanning electron microscopy. By providing mechanistic insights on photoreceptor protein trafficking  and OS biogenesis, this research will contribute to the development of new therapies for RP and related  diseases.

项目摘要   视网膜炎色素（RP）在所有年龄段的个体中引起不可逆的失明。 全球。 到40岁时失去中心视力和Vecome在法律上盲目。 视力损失。 RP的许多动物模型。 这是Thodopsin的分类和分娩的基础，并确定其疾病的相关性。 将加快RP安德烈视网膜退行性扫描的治疗方法。 哺乳动物棒，高度分室化的，视紫红质是在生物合成中合成的 细胞器仅限于内部段。 外部段（OS）。 已经调查过，在许多其他细胞中，内体在Rhodopsin的OS靶向中的重要性是叔叔。 类型，内体S作为多个细胞内十字路口的蛋白质的关键排序站 贩运途径。 我们的预后结果显示新合成的视紫红质 在体内通过小鼠杆的内体隔室过渡。 Rhodopsin与早期内体特异性蛋白质结合Sara。 导致视紫红素错误定位，但在此中也会导致其他几个缺陷 应用，我们将测试中心假设，即在哺乳动物杆 - 大染色体途径中 首先要调节Rhodopsin的OS靶向效率。 RP突变的视紫红蛋白保留在其转移到OS期间的内体异常中，以及是否是否存在 这种缺陷伴随着内膜的稳态（AIM1）。 互补的小鼠模型检查形态发生中的反尾式途径 OS ATS Rhodopsin表达（AIM2）。 内体系统和与关键内体贩运调节器的相互作用（AIM3） 将通过应用最先进的技术来实现这些目标 表达和基因缺失，超分辨率共聚焦显微镜，相关光电子显微镜， 和3D扫描电子显微镜。 和OS生物发生，这项研究将贡献RP和相关疗法的新疗法的发展 疾病。