Novel optogenetic method for control of protein synthesis
控制蛋白质合成的新型光遗传学方法
基本信息
- 批准号:10369685
- 负责人:
- 金额:$ 19.56万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-03-15 至 2024-02-29
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AcuteAddressAffectAmyotrophic Lateral SclerosisBindingBinding ProteinsCellsCodeCognition DisordersComplexDataDefectDendritesDendritic SpinesDevelopmentDiseaseEtiologyExcisionFluorescent in Situ HybridizationFragile X SyndromeGene ExpressionGenerationsGeneticGenetic TranslationGoalsGrowth ConesHippocampus (Brain)HumanIndividualLabelLaboratoriesLearningLightLinkMemoryMessenger RNAMethodologyMethodsMorphologyNeurodevelopmental DisorderNeuronsOrganismPharmacologyPhotosensitizing AgentsPlayPost-Transcriptional RegulationProtein BiosynthesisProteinsRNA-Binding ProteinsReactive Oxygen SpeciesReporterResearch PersonnelResolutionRoleSiteSmall RNASpecificitySpinal Muscular AtrophyStructureSynapsesSynaptic plasticityTechniquesTestingTranscriptTranslatingTranslationsVertebral columnVisualizationautism spectrum disorderaxon growthaxon guidancebeta Actincell typechromophoredesignefficacy evaluationexperimental studygain of functionhigh resolution imagingimaging modalityimprovedinhibitorloss of functionmigrationmutantnanoscalenervous system disorderneuron developmentnoveloptogeneticspostsynapticpreventprotein expressionresponsespatiotemporalsubmicronsupernovatechnique developmenttemporal measurementtool
项目摘要
Project Summary
Local protein synthesis allows for the rapid expression of proteins on-site and on-demand, as opposed to
transporting pre-existing proteins from elsewhere. In neurons, the site-specific translation of mRNAs provides a
means for restricting gene expression to individual structures that can be far from the cell body, such as
synapses and growth cones. Dysregulated protein synthesis is implicated in a variety of neurodevelopmental
and cognitive disorders. However, despite the importance of local translation for normal neuronal function, the
most widely used methods for manipulating protein synthesis suffer from low spatial or temporal resolution. In
this proposal we will generate new optogenetic methods for regulating the local translation of individual mRNA
molecules. These methods will be broadly applicable to different mRNAs for use in a wide array of organisms
and cell types. The first aim develops a new loss-of-function approach to inhibit local translation, while the
second aim generates a complementary gain-of-function method to acutely stimulate local protein synthesis.
As a proof of principle, we will use these methods to determine both the requirement and sufficiency of local β-
actin translation for synaptic plasticity using primary hippocampal neurons. In response to neuronal activity, β-
actin mRNA is rapidly transported within dendrites to active synapses where it is translated, and the nascent β-
actin protein is specifically retained within the active dendritic spine. In this proposal, we will develop new tools
that will provide researchers with exquisite control over post-transcriptional gene regulation in specific
subcellular compartments.
项目摘要
局部蛋白质合成允许蛋白质在现场和点播中快速表达
从其他地方运输现有的蛋白质。在神经元中,mRNA的位点特异性翻译提供了
将基因表达限制为远离细胞体的单个结构的手段,例如
突触和生长锥。在多种神经发育中隐含蛋白质合成失调
和认知障碍。但是,尽管局部翻译对于正常神经元功能很重要,但
操纵蛋白质合成的最广泛使用的方法具有低空间或临时分辨率。在
该建议我们将生成新的光遗传学方法来调节单个mRNA的局部翻译
分子。这些方法将广泛适用于不同的mRNA用于多种生物
和细胞类型。第一个目的开发了一种新的功能丧失方法来抑制当地翻译,而
第二目的生成了一种完整的功能获得方法来急性刺激局部蛋白质合成。
作为原则的证明,我们将使用这些方法来确定局部β-的需求和充分性
肌动蛋白翻译使用原发性海马神经元进行突触可塑性。响应神经元活性,β-
肌动蛋白mRNA迅速在树突中迅速运输到其翻译的活性突触中,并新生β-
肌动蛋白蛋白专门保留在活性树突状脊柱中。在此提案中,我们将开发新工具
这将为研究人员在特定的转录后基因调控方面拥有独家控制
亚细胞室。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Actin capping protein regulates postsynaptic spine development through CPI-motif interactions.
- DOI:10.3389/fnmol.2022.1020949
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:4.8
- 作者:Myers, Kenneth R.;Fan, Yanjie;McConnell, Patrick;Cooper, John A.;Zheng, James Q.
- 通讯作者:Zheng, James Q.
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