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 发展健康功能的大脑取决于神经胶质细胞神经元电路形成的协调 称为星形胶质细胞。先前的工作表明,结束后从同一神经干细胞出生的星形胶质细胞 神经发生,需要与神经元接触以形态,功能和转录。 细胞粘附分子神经素2(NLGN2)的星形细胞表达对于神经元接触是必要的 依赖的星形胶质细胞形态发生和突触发生。这些发现使我们研究了神经元如何 接触介导星形胶质细胞的形态发生和突触源功能。为了解决这个问题,我们执行了 多路复用索引T7染色质免疫沉淀(Mintchip)测序以测量组蛋白修饰 跨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 大量超过产后星形胶质细胞的发展。有趣的是,当我们测量了组蛋白的修饰时 来自NLGN2 KO小鼠的星形胶质细胞,我们发现H3K4ME1和H3K4ME3修饰大幅下降 与野生型星形胶质细胞相比。基于这些初步发现,该提案将检验假设 表观遗传组蛋白的修饰是神经元接触和星形胶质细胞之间的机械联系 转录成熟。具体而言,AIM 1将测试组蛋白的修饰和转录成熟 当星形胶质细胞用或不使用神经元培养以及抑制组蛋白修饰酶时变化 足以防止星形胶质细胞转录成熟。 AIM 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,我们将测试染色质的假设 依赖NLGN2 通过星形胶质细胞特异性的CHD8敲除将防止星形胶质细胞转录成熟。成功 这些目标的完成将决定组蛋白修饰调节星形胶质细胞的程度 进一步我们对负责NLGN2诱导基因表达的分子机制的理解 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,出现了 自闭症谱系疾病等疾病的各个方面。最后,该项目将提供出色的培训 贾斯汀·萨维奇(Justin Savage)先生通过其表观遗传学和神经胶质细胞生物学的交集。

项目成果

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