Regulation of Dendrite Homeostasis by PINK1 and PKA in Models of Parkinson's Disease
帕金森病模型中 PINK1 和 PKA 对树突稳态的调节
基本信息
- 批准号:10263704
- 负责人:
- 金额:$ 5万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-04-01 至 2023-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:A kinase anchoring proteinAdaptor Signaling ProteinAffectAreaBindingBiochemicalBiological AssayBrainBrain-Derived Neurotrophic FactorChemical ModelsChemicalsCleaved cellCyclic AMP-Dependent Protein KinasesCytosolDataDendritesDisease modelEtiologyExhibitsFluorescence Resonance Energy TransferGeneticHealthHomeostasisImageImpairmentIn VitroKnock-outKnowledgeLRRK2 geneLeadLengthLinkMediatingMidbrain structureMitochondriaMitochondrial MatrixModelingMolecularMolecular BiologyMolecular WeightMusMutationNerve DegenerationNeuritesNeurodegenerative DisordersNeuronsNeurotrophic Tyrosine Kinase Receptor Type 2Oxidative StressPTEN geneParkinson DiseasePathologyPharmacologyPhosphorylationPhosphorylation SitePhosphotransferasesProcessPublishingRegulationResearchResearch Project GrantsRoleSignal PathwaySignal TransductionSubstantia nigra structureTestingTherapeuticWestern BlottingWorkbasedopaminergic neuronenhancing factorexperimental studyhuman diseaseimaging approachin vivoinnovationmotor disorderneuronal survivalnovelphosphoproteomicsscaffoldtherapy developmenttrafficking
项目摘要
PROJECT SUMMARY
Mutations in PTEN-induced kinase 1 (PINK1) are associated with autosomal recessive forms of Parkinson's
disease (PD). In the mitochondrion, full-length PINK1 is proteolytically processed to lower molecular weight
forms which are exported to the cytosol. While full-length PINK1 has been implicated in regulating mitophagy
and mitochondrial function, the understanding of the functional role(s) of endogenous cleaved PINK1 (c-
PINK1) in the brain is limited. Our recent research demonstrates a link of c-PINK1 and regulation of
mitochondrial trafficking and dendrite outgrowth via PKA. This model is supported by preliminary and
published data from our group, showing that loss of PINK1 function in vivo and in vitro impairs PKA-mediated
dendrite connectivity and mitochondrial trafficking, but the connections between these two mechanisms are
unresolved. The studies proposed will fill a critical void in our understanding of how c-PINK1 regulates PKA
signaling to enhance dendrite connectivity and mitochondrial trafficking in PD models. In Aim 1, the molecular
mechanisms by which PINK1 and dendrite-localized PKA protect dendrites from oxidative stress will be
elucidated using image-based and molecular biology approaches. Aim 2 will elucidate the mechanisms by
which PINK1 and PKA regulate mitochondrial trafficking in dendrites, and specifically test the hypothesis that
PINK1 acts through PKA to increase mitochondrial content by phosphorylating the mitochondrial trafficking
adaptor protein Miro2. Aim 3 will determine the mechanisms by which PINK1/PKA activation modulates
neurite outgrowth. This work is expected to have an impact on health and human diseases in three areas. First,
characterizing the PINK1-PKA signaling pathway will identify new protective mechanisms by which this novel
signaling axis maintains dendrite homeostasis. Second, experiments proposed in Aims 1 and 2 will help us
understand how PINK1 activates PKA signaling in mitochondria and dendrites regulate mitochondrial
trafficking and protect dendrites from oxidative stress. Third, since dysregulation of PKA signaling,
mitochondrial function, neurotrophic signaling, and loss of dendrites are implicated in multiple
neurodegenerative diseases, identifying new dendrite-protective mechanisms can lead to new targeted, rational
therapies via enhanced protective PKA signaling.
项目概要
PTEN 诱导的激酶 1 (PINK1) 突变与帕金森病的常染色体隐性遗传形式相关
疾病(PD)。在线粒体中,全长 PINK1 被蛋白水解加工成较低的分子量
输出到细胞质的形式。虽然全长 PINK1 与调节线粒体自噬有关
和线粒体功能,了解内源性裂解 PINK1 (c-
PINK1)在大脑中的作用是有限的。我们最近的研究表明 c-PINK1 与调节的联系
通过 PKA 进行线粒体运输和树突生长。该模型得到了初步和
我们小组发表的数据表明,体内和体外 PINK1 功能的丧失会损害 PKA 介导的
树突连接和线粒体运输,但这两种机制之间的联系是
未解决。拟议的研究将填补我们对 c-PINK1 如何调节 PKA 理解的一个关键空白
信号传导增强 PD 模型中的树突连接和线粒体运输。在目标 1 中,分子
PINK1 和树突局部 PKA 保护树突免受氧化应激的机制将被研究
使用基于图像和分子生物学的方法进行了阐明。目标 2 将通过以下方式阐明其机制:
其中 PINK1 和 PKA 调节树突中的线粒体运输,并专门检验了以下假设:
PINK1 通过 PKA 发挥作用,通过磷酸化线粒体运输来增加线粒体含量
接头蛋白 Miro2。目标 3 将确定 PINK1/PKA 激活调节的机制
神经突生长。这项工作预计将对三个领域的健康和人类疾病产生影响。第一的,
表征 PINK1-PKA 信号通路将确定新的保护机制,通过该机制,这种新型
信号轴维持树突稳态。其次,目标 1 和 2 中提出的实验将帮助我们
了解 PINK1 如何激活线粒体中的 PKA 信号传导以及树突如何调节线粒体
运输并保护树突免受氧化应激。第三,由于 PKA 信号传导失调,
线粒体功能、神经营养信号传导和树突损失与多种
神经退行性疾病,识别新的树突保护机制可以带来新的有针对性的、合理的治疗方法
通过增强保护性 PKA 信号传导进行治疗。
项目成果
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专著数量(0)
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