Fluorescent Indicators for Imaging Synaptic Zinc in Cortical Sound Processing
用于皮质声音处理中突触锌成像的荧光指示剂
基本信息
- 批准号:10709627
- 负责人:
- 金额:$ 66.88万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-09-30 至 2026-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AddressAffinityAlzheimer&aposs DiseaseAnimalsAuditory areaBindingBrainCellsCellular MembraneChelating AgentsColorCytosolDevelopmentDirected Molecular EvolutionEngineeringEpilepsyFrequenciesGenerationsGenesHearing problemImageImaging DeviceImaging technologyIn VitroIschemiaKnockout MiceLinkLocationMembraneMental DepressionMusNeurobiologyNeuromodulatorNeuronsNeurotransmittersOrangesOrganellesOutcomeProductivityPropertyProteinsResearch PersonnelRoleSLC30A3 geneSensoryShapesSignal TransductionSpecificityStimulusStrokeSynapsesSynaptic VesiclesTestingTimeTransgenic MiceVariantVesicleViral VectorZincauditory processingawakecell typeextracellularfluorescence imagingimaging capabilitiesimprovedin vivoinformation processinginnovationknockout genenervous system disorderneurotransmissionnew technologynovelpresynapticprotein transportpublic health relevanceresponsesensory cortexsensory stimulussoundsound frequencyspatiotemporalsynergismtraffickingtwo-photon
项目摘要
Abstract
Although the importance of synaptic Zn2+, as an emerging neuromodulator throughout the brain, has been widely
appreciated, the dynamics of synaptic Zn2+ release in response to naturally occurring stimuli remains largely
elusive. Genetically encoded Zn2+ indicators (GEZIs) derived from fluorescent proteins are popular tools for
imaging Zn2+ in the cytosol and intracellular organelles. However, fluorescence imaging of Zn2+ secretion in the
brain in live animals has not yet been achieved due to the limitations of current GEZIs (e.g., insufficient
extracellular membrane localization, mismatching affinity, and/or inadequate dynamic range and photostability).
This interdisciplinary multi-PI 4-year R01 project, led by Dr. Huiwang Ai with expertise in genetically encoded
indicators and fluorescence imaging and Dr. Thanos Tzounopoulos with expertise in studying the role of Zn2+ in
auditory processing, aims to (1) develop a new generation of GEZIs to address the hurdles for imaging secreted
Zn2+ in the brain in vivo, and (2) integrate the new GEZIs with our innovative ZnT3 cKO mice, which, for the first
time, allow for Cre-dependent expression of exogenous genes in ZnT3-expressing neurons and Dre-dependent
region- and cell type-specific conditional ZnT3 gene knockout, to identify the cell- and circuit-specificity of Zn2+
dynamics that shape cortical sound processing.
The project will lead to a novel capability of imaging synaptically released Zn2+ in the brain in awake behaving
animals. Our innovative strategy to optimize the exoplasmic location of GEZIs may be generalized to enhance
other genetically encoded indicators. Furthermore, because synaptic Zn2+ is a potent modulator throughout the
cortex, our findings on Zn2+ dynamics in the primary auditory cortex (A1) during sound processing will improve
the understanding of the roles of synaptic Zn2+ in cortical information processing beyond sensory cortices. We
expect our studies to catalyze an extensive array of studies on Zn2+-related neurobiology and neurological
diseases.
抽象的
尽管突触Zn2+的重要性,但作为整个大脑的新兴神经调节剂
值得赞赏的是,突触Zn2+释放的动力学响应天然刺激仍然很大程度上仍然存在
难以捉摸。从荧光蛋白得出的遗传编码的Zn2+指标(GEZIS)是流行的工具
在细胞质和细胞内细胞器中成像Zn2+。但是,Zn2+分泌的荧光成像
由于当前GEZI的局限性,活动物的大脑尚未实现(例如,不足
细胞外膜定位,不匹配亲和力和/或动态范围和光稳定性不足)。
这个由Huiwang AI博士领导的跨学科的多PI 4年R01项目,具有遗传编码的专业知识
指标和荧光成像和Thanos tzounopoulos博士在研究Zn2+在研究中的作用方面具有专业知识
听觉处理,旨在(1)开发新一代的GEZI,以解决成像分泌的障碍
体内大脑中的Zn2+,(2)将新的Gezis与我们的创新Znt3 CKO小鼠整合在一起,这是第一个
时间,允许在表达Znt3的神经元和DRE依赖性中外源基因的CRE依赖性表达
区域和细胞类型特异性条件Znt3基因敲除,以识别Zn2+的细胞和电路特异性
塑造皮质声音处理的动力学。
该项目将导致成像在大脑中突触释放的Zn2+的新颖能力。
动物。我们优化GEZIS外质位置的创新策略可能会推广以增强
其他遗传编码的指标。此外,由于突触Zn2+是整个过程中的有效调节器
皮层,我们在声音处理过程中主听觉皮层(A1)中有关Zn2+动力学的发现将改善
突触Zn2+在感觉皮层以外的皮质信息处理中的作用的理解。我们
期望我们的研究能够催化有关Zn2+相关神经生物学和神经学的广泛研究
疾病。
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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