Mechanisms of neuromuscular junction formation

神经肌肉接头形成机制

基本信息

  • 批准号:
    10267688
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 56.87万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-07-01 至 2023-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The neuromuscular junction (NMJ), a synapse formed between motoneurons and muscle fibers, has contributed greatly to understanding of the general principles of synaptogenesis, as well as of neuromuscular disorders. NMJ formation requires intimate interaction between motoneurons and muscle fibers. For example, in antegrade signaling, motoneurons release agrin that binds LRP4, a member of the LDL receptor family, in muscle cells to activate the receptor tyrosine kinase MuSK, both of which are required for NMJ formation. Downstream of MuSK was not well understood, except that AChR concentration absolutely requires the adapter protein rapsyn. However, exactly how signals are transduced from MuSK activation to AChR concentration is not well understood. On the other hand, skeletal muscles are known to be critical to the development of axon terminals of motoneurons. In contrast to antegrade regulation, much less is understood about molecular mechanisms of retrograde regulation of presynaptic differentiation by muscle fibers. In preliminary studies, we discovered that the classic adaptor protein rapsyn is an E3 ligase. Knockin mice carrying the mutation of a single residue necessary for the enzymatic activity are unable to form the NMJ. Our results suggest that rapsyn contributes to AChR clustering by promoting neddylation. These observations identify a previously unappreciated enzymatic activity of rapsyn and a role of neddylation in synapse formation. Our studies of LRP4 suggest that it could regulate developing axons by mechanisms independent of MuSK. The proposal will test two hypotheses. First, MuSK increases rapsyn enzyme activity to promote neddylation for AChR clustering and NMJ formation. Second, muscle regulates presynaptic differentiation via LRP4. Results of this proposal will provide a better understanding of cellular as well as molecular mechanisms of mammalian NMJ formation and contribute to a better understanding of pathogenic mechanisms of neuromuscular disorders.
神经肌肉接头(NMJ)是运动神经元和肌肉纤维之间形成的突触, 对理解突触发生的一般原理以及 神经肌肉疾病。 NMJ 的形成需要运动神经元之间的密切相互作用 和肌肉纤维。例如,在顺行信号传导中,运动神经元释放集聚蛋白,结合 LRP4 是 LDL 受体家族的成员,在肌肉细胞中激活受体酪氨酸 激酶 MuSK,两者都是 NMJ 形成所必需的。 MuSK下游情况不佳 理解,除了 AChR 浓度绝对需要接头蛋白 rapsyn。 然而,信号究竟如何从 MuSK 激活转变成 AChR 浓度尚不清楚。 很好理解。另一方面,众所周知,骨骼肌对于发育至关重要。 运动神经元的轴突末端。与顺行调节相比,我们了解的要少得多 关于肌肉逆行调节突触前分化的分子机制 纤维。在初步研究中,我们发现经典的接头蛋白rapsyn是E3 连接酶。敲入小鼠携带酶促作用所需的单个残基的突变 活动无法形成 NMJ。我们的结果表明 rapsyn 有助于 AChR 通过促进neddylation进行聚类。这些观察发现了一个以前未被重视的 rapsyn 的酶活性和 neddylation 在突触形成中的作用。我们对LRP4的研究 表明它可以通过独立于 MuSK 的机制来调节轴突的发育。这 提案将检验两个假设。首先,MuSK增加rapsyn酶活性以促进 AChR 聚类和 NMJ 形成的neddylation。二、肌肉调节突触前 通过 LRP4 进行分化。该提案的结果将有助于更好地理解细胞作为 以及哺乳动物 NMJ 形成的分子机制,并有助于更好地 了解神经肌肉疾病的致病机制。

项目成果

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