How does neuronal contact mediate astrocyte transcriptional maturation?

神经元接触如何介导星形胶质细胞转录成熟?

基本信息

  • 批准号:
    10748163
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.06万
  • 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:
    2023-09-01 至 2027-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

ABSTRACT Developing a healthy functioning brain depends on the coordination of neuronal circuit formation by glial cells called astrocytes. Previous work has shown that astrocytes, born from the same neural stem cells after the end of neurogenesis, require contact with neurons to mature morphologically, functionally, and transcriptionally. Astrocytic expression of the cell adhesion molecule neuroligin 2 (Nlgn2) is necessary for neuronal contact- dependent astrocyte morphogenesis and synaptogenesis. These findings led us to investigate how neuronal contact mediates astrocyte morphogenesis and synaptogenic functions. To address this question, we performed multiplexed indexed T7 chromatin immunoprecipitation (MintChIP) sequencing to measure histone modifications across the astrocyte genome. These experiments found that the chromatin modification landscape changes significantly over postnatal astrocyte development. Interestingly, when we measured histone modifications in astrocytes from Nlgn2 KO mice, we found a substantial decrease in the H3K4me1 and H3K4me3 modifications compared to wildtype astrocytes. Based on these preliminary findings, this proposal will test the hypothesis that epigenetic histone modifications are the mechanistic link between neuronal contact and astrocyte transcriptional maturation. Specifically, aim 1 will test how histone modifications and transcriptional maturation change when astrocytes are cultured with or without neurons and whether inhibiting histone-modifying enzymes is sufficient to prevent astrocyte transcriptional maturation. Aim 2 will investigate the molecular mechanisms of Nlgn2-dependent astrocyte transcriptional maturation. In particular, we will test the hypothesis that the chromatin remodeler Chd8 is required for Nlgn2-dependent H3K4 methylation and that preventing this H3K4 methylation through astrocyte-specific Chd8 knockout will prevent astrocyte transcriptional maturation. The successful completion of these aims will determine the extent to which histone modifications regulate astrocyte maturation and further our understanding of the molecular mechanism responsible for Nlgn2-induced gene expression changes in astrocytes. These findings will also be highly relevant to future work in neurodevelopmental disorders as astrocyte-regulated synaptogenesis, and epigenetic regulation of gene expression are emerging as prominent aspects of conditions like autism spectrum disorders. Finally, this project will provide an excellent training experience for Mr. Justin Savage through its intersection of epigenetics and glial cell biology.
抽象的 大脑功能的健康发育取决于神经胶质细胞神经元回路形成的协调 称为星形胶质细胞。先前的工作表明,星形胶质细胞是由相同的神经干细胞在末日后产生的。 神经发生的过程需要与神经元接触才能在形态、功能和转录上成熟。 细胞粘附分子 Neuroligin 2 (Nlgn2) 的星形胶质细胞表达对于神经元接触是必需的 依赖性星形胶质细胞形态发生和突触发生。这些发现促使我们研究神经元如何 接触介导星形胶质细胞形态发生和突触发生功能。为了解决这个问题,我们执行了 多重索引 T7 染色质免疫沉淀 (MintChIP) 测序可测量组蛋白修饰 跨越星形胶质细胞基因组。这些实验发现染色质修饰景观发生了变化 显着超过出生后星形胶质细胞的发育。有趣的是,当我们测量组蛋白修饰时 来自 Nlgn2 KO 小鼠的星形胶质细胞,我们发现 H3K4me1 和 H3K4me3 修饰大幅减少 与野生型星形胶质细胞相比。根据这些初步发现,该提案将检验假设 表观遗传组蛋白修饰是神经元接触和星形胶质细胞之间的机制联系 转录成熟。具体来说,目标 1 将测试组蛋白修饰和转录成熟如何 当星形胶质细胞在有或没有神经元的情况下培养时以及是否抑制组蛋白修饰酶时会发生变化 足以阻止星形胶质细胞转录成熟。目标2将研究分子机制 Nlgn2 依赖性星形胶质细胞转录成熟。特别是,我们将检验染色质的假设 重塑蛋白 Chd8 是 Nlgn2 依赖性 H3K4 甲基化所必需的,并且可以防止这种 H3K4 甲基化 通过星形胶质细胞特异性 Chd8 敲除将阻止星形胶质细胞转录成熟。成功者 这些目标的完成将决定组蛋白修饰调节星形胶质细胞成熟的程度 并进一步了解 Nlgn2 诱导基因表达的分子机制 星形胶质细胞的变化。这些发现也将与神经发育障碍的未来工作高度相关 随着星形胶质细胞调节的突触发生和基因表达的表观遗传调节正在成为突出的问题 自闭症谱系障碍等疾病的各个方面。最后,该项目将提供出色的培训 Justin Savage 先生通过表观遗传学和神经胶质细胞生物学的交叉领域获得了丰富的经验。

项目成果

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