Assessing the contact-mediated role of netrin1 in axon guidance
评估 netrin1 在轴突引导中的接触介导作用
基本信息
- 批准号:9815911
- 负责人:
- 金额:$ 44.44万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-07-01 至 2024-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AdhesionsAdhesivesAxonBiological AssayCellsChemotaxisChickensCollectionComplexCuesDataDepositionDevelopmentDiffuseDiseaseEmbryoEnvironmentEventFamilyFloorGangliaGeneticGeometryGoalsGrowthGrowth ConesHederaImageIn VitroInjuryLamininLateralMapsMediatingMembraneModelingMolecularMusMuscle fasciculationMutationNatural regenerationNervous system structureNeurodevelopmental DisorderNeuronsPhenotypePlant RootsPlayPositioning AttributeProcessProsencephalonRadialResolutionRoleSignal TransductionSourceSpinalSpinal CordSurfaceSynapsesTelencephalonTextbooksTissuesVentricularaxon growthaxon guidanceaxonal guidancebrain malformationcell growthcell typecorticofugal fiberdiencephalondomain mappinggenetic approachmembernerve stem cellneural circuitreceptorregenerativerepaireduptake
项目摘要
The establishment of neural circuits requires neurons to extend axons over considerable
distances, using molecular cues in the embryonic environment to orient their growth cones. The textbook
example of a guidance factor is netrin1, a member of the laminin superfamily first characterized in the spinal
cord. Classic studies suggested that netrin1, produced by floor plate (FP) cells, acts by chemotaxis, diffusing
over long distances to guide Dcc+ commissural axons towards the FP. Netrin1 was then implicated in
guidance decisions throughout the nervous system. However, our studies have recently demonstrated that the
key source of netrin1 is neural progenitor cells (NPCs) in the spinal ventricular zone. Rather than acting as a
long-range diffusible gradient, our data supports a model in which NPC-derived netrin1 acts locally, forming a
directional path for axons that also promotes axonal fasciculation. The bipolar geometry of NPCs permits them
to deposit netrin1 at the basal (pial) margins of the spinal cord. This netrin1+ substrate then acts locally to
direct fasciculated, ventral axon extension by haptotaxis, the directed growth of cells along an adhesive
surface. However, netrin1 may mediate a more complex activity for axons beyond pure adhesion: netrin1 is
then deposited onto Dcc+ axons, and these axons then grow precisely around the border of VZ, i.e. a netrin1-
expressing domain. Ablating a small region of netrin1 expression causes axons deviate from their trajectory to
follow the ectopic netrin1 boundary. We propose to call this collection of activities a “hederal” growth
boundary, from the analogy of a wall supporting the growth of ivy (genus: hedera) that is not itself penetrated
by the ivy. Netrin1 can form a local growth substrate, and promote the fasciculated growth of axons around a
netrin1-expressing domain. This reinterpretation of the mechanistic basis by which netrin1 functions, explains
why little progress has been made using soluble netrin1 as a regenerative factor. To further this goal, we will
assess [1] the mechanisms by which spinal NPCs establish a netrin1+ haptotactic substrate that promotes
directed, fasciculated axonal growth in Aim 1, [2] whether NPC vs FP cells have distinct roles producing netrins
in Aim 2 and [3] whether netrins have haptotactic activities in axon guidance in the forebrain in Aim 3.
Aim 1: Determine the mechanism by which spinal NPCs establish netrin1 “hederal” boundaries
Hypothesis: Spinal NPCs traffic netrin1 to the pial surface to establish a haptotactic substrate. Netrin1 then
transfers to Dcc+ axons to promote their fasciculated axon growth around netrin1-expressing regions.
Aim 2: Determine the range role of FP-derived netrin1 in the spinal cord
Hypothesis: FP-derived netrin1 acts over short range to fasciculate commissural axons crossing the midline
Aim 3: Determine the role of NPC-derived netrin1/3 in the forebrain
Hypothesis: Neural progenitors in the developing forebrain use the netrin family to establish growth boundaries
that guide axons between the diencephalon and telencephalon.
神经回路的建立需要神经元将轴突延伸相当多的距离
距离,利用胚胎环境中的分子线索来定向它们的生长锥。
指导因子的例子是 netrin1,它是层粘连蛋白超家族的成员,首先在脊柱中进行表征
经典研究表明,由底板 (FP) 细胞产生的 netrin1 通过趋化、扩散发挥作用。
长距离引导 Dcc+ 连合轴突朝向 FP 然后参与其中。
然而,我们最近的研究表明,整个神经系统的指导决策。
netrin1 的主要来源是脊髓脑室区的神经祖细胞 (NPC),而不是充当神经祖细胞。
长程扩散梯度,我们的数据支持一个模型,其中 NPC 衍生的 netrin1 局部作用,形成
轴突的定向路径也促进轴突束颤 NPC 的双极几何结构允许它们发生。
将 netrin1 沉积在脊髓的基底(软脑膜)边缘,然后该 netrin1+ 底物局部发挥作用。
通过趋触性直接束状、腹侧轴突延伸,细胞沿着粘合剂定向生长
然而,netrin1 可能介导轴突超越纯粹粘附的更复杂的活动:netrin1 是
然后沉积到 Dcc+ 轴突上,然后这些轴突精确地围绕 VZ 边界生长,即 netrin1-
消除 netrin1 表达的一小部分区域会导致轴突偏离其轨迹
遵循异位 netrin1 边界,我们建议将这些活动称为“hederal”生长。
边界,来自支持常春藤(属:常春藤)生长的墙壁的类比,但其本身并未被穿透
Netrin1可以形成局部生长基质,促进轴突周围的束状生长。
netrin1 表达域的这一重新解释解释了 netrin1 发挥作用的机制基础。
为什么使用可溶性 Netrin1 作为再生因子进展甚微 为了进一步实现这一目标,我们将。
评估 [1] 脊髓 NPC 建立 netrin1+ 趋触底物的机制,该底物促进
目标 1 中的定向、束状轴突生长,[2] NPC 与 FP 细胞是否具有产生 netrins 的不同作用
在目标 2 和 [3] 中,netrins 是否在目标 3 的前脑轴突引导中具有趋触活性。
目标 1:确定脊髓 NPC 建立 netrin1“hederal”边界的机制
假设:脊髓 NPC 将 netrin1 运输到软脑膜表面,然后建立触触底物。
转移到 Dcc+ 轴突以促进其在 netrin1 表达区域周围的束状轴突生长。
目标 2:确定 FP 衍生的 netrin1 在脊髓中的作用范围
假设:FP 衍生的 netrin1 在短距离内作用,使穿过中线的连合轴突束状
目标 3:确定 NPC 衍生的 netrin1/3 在前脑中的作用
假设:发育中的前脑中的神经祖细胞使用 netrin 家族来建立生长边界
引导间脑和端脑之间的轴突。
项目成果
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