Molecular Origins of Neurodegeneration through Force Detangling of Toxic RNA
通过强制解开有毒 RNA 导致神经退行性变的分子起源
基本信息
- 批准号:10667873
- 负责人:
- 金额:$ 24.17万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-03-15 至 2025-02-28
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Nucleotide repeat expansion mutations cause progressive and lethal neurodegenerative
diseases such as Huntington’s Disease (HD) and amyotrophic lateral schlerosis (ALS). The
molecular reasons for the pathological effects of these mutations remain elusive. Most research
has focused on the toxic effects of the mutant proteins. The expanded repeat RNA, however,
has more recently been shown to be toxic to neurons and to contribute to disease. In
Huntington’s Disease, RNA containing 40 or more CAG repeats is known to associate with
itself, condensing into gel-like assemblies or aggregates. Nevertheless, the stability and
dynamics of the RNA interactions inside these condensates and aggregates are little known. It
is also not known what features of the RNA, if any, correlate with disease propensity. This lack
of progress is in part owing to the difficulty of studying interactions that are repetitive,
heterogeneous, and changeable. This project will develop a new single molecule tool to study
the structures and mechanical properties of abnormal CAG sequences in huntingtin mRNA.
Sensitive optical traps will be used to manipulate and unfold single RNA molecules. Integrated
real-time confocal fluorescence imaging of fluorophore-tagged RNA with microfluidics control of
the reaction components will track the build-up or dissolution of the RNA and protein complexes.
The first aim will determine the structure and stability of normal and expanded RNA and
compare them with the localization, aggregation, and toxicity of huntingtin RNA and protein in
cells. The second aim is to develop a real-time single molecule confocal assay to study the
mechanism of aggregation. The third aim is to develop a method for pulling on natural huntingtin
RNA complexes or aggregates isolated from cells, to understand how these aberrant structures
contribute to pathogenesis. Although this single force-spectroscopy method for studying RNA
aggregation is untried, the results have the potential to provide new information on the
molecular pathology of nucleotide repeat diseases. In the future, our single molecule tools can
be applied to many different RNA repeats and used to test small molecule inhibitors. The long-
term goal of this research is to identify a physical signature of huntingtin mRNA interactions that
predict neurotoxicity and that can be targeted by new therapies.
核苷酸重复膨胀突变引起进行性和致命神经退行性
诸如亨廷顿氏病(HD)和肌萎缩性侧面造成病(ALS)等疾病。这
这些突变的病理作用的分子原因仍然难以捉摸。大多数研究
已关注突变蛋白的毒性作用。但是,扩展的重复RNA
最近,最近证明对神经元有毒并为疾病做出贡献。在
亨廷顿氏病,已知包含40或更多CAG重复序列的RNA与
本身,凝结成凝胶状的组件或聚集体。然而,稳定性和
这些冷凝物和聚集体内RNA相互作用的动力学鲜为人知。它
也不知道RNA的特征(如果有的话)与疾病改善相关。这个缺乏
进步的部分原因是研究重复的相互作用的困难
异质,可变。该项目将开发一种新的单分子工具来研究
Huntingtin mRNA中异常CAG序列的结构和机械性能。
灵敏的光学陷阱将用于操纵和展开单个RNA分子。融合的
用微流体控制的荧光团标记的RNA的实时共聚焦荧光成像
反应成分将跟踪RNA和蛋白质复合物的堆积或溶解。
第一个目的将确定正常和扩展的RNA的结构和稳定性以及
将它们与Huntingtin RNA和蛋白质的定位,聚集和毒性进行比较
细胞。第二个目的是开发实时的单分子共聚焦测定,以研究
聚集机理。第三个目的是开发一种拉动自然亨廷顿的方法
从细胞分离出的RNA复合物或聚集体,以了解这些异常结构如何
尽管这种用于研究RNA的单一力谱镜法,但对发病机理的贡献
聚合未经尝试,结果有可能提供有关
核肽重复疾病的分子病理。将来,我们的单分子工具可以
应用于许多不同的RNA重复序列,并用于测试小分子抑制剂。长期
这项研究的一项目标是确定亨廷顿mRNA相互作用的物理签名
预测神经毒性,可以通过新疗法来靶向。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

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数据更新时间:2024-06-01
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