基因编码的去甲肾上腺素、肾上腺素荧光探针的开发及其在体的应用

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31871087
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0913.神经科学与心理学研究的新技术和新范式
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Norepinephrine (NE) and Epinephrine (Epi), important biogenic monoamine neurotransmitters, are involved in many crucial physiological processes in diverse organs. However, the precise function and regulation of adrenergic and noradrenergic transmission in the majority of tissues remains poorly understood due partly to the limitations of the available techniques for monitoring their release. .In this proposal, we aimed to develop a family of G-protein-coupled receptor activation-based Epi/NE sensors (GRAB-NE) with specificity, kinetics, signal-to-noise ratio and photostability suitable for monitoring dynamics of endogenous NE and Epi in vitro and in vivo. First, we would demonstrate the feasibility of generating a genetically-encoded fluorescent indicator for NE by coupling the conformational change of naturally-evolved adrenergic receptors to a generation of fluorescent signals from a circular-permutated EGFP. In addition, based on this prototype NE sensor, we plan to tune its affinity suitable for physiological concentration, further improve its signal-to-noise ratio and insulate its coupling to downstream signals. Moreover, we will apply our sensors to the nervous and cardiac systems to study the dynamics of NE and Epi. Finally, by generating transgenic mice that specifically express NE sensors in defined subsets of neurons, we would aim to understand at the circuit level of NE's dynamics and regulation during animal behaviors, such as attention, stress and escape.
去甲肾上腺素和肾上腺素作为生命所必需的单胺类神经递质,在诸多器官中都参与极为关键的生理过程。由于检测技术的局限性,人们对大部分组织器官中肾上腺素及去甲肾上腺素突触传递的功能和调节还知之甚少。.本项目旨在开发一系列基于G蛋白偶联受体激活的快速、特异、高信噪比的去甲肾上腺素、肾上腺素荧光探针(GRAB-NE)。首先,我们将肾上腺素能受体激活时的构象变化与循环重排的绿色荧光蛋白光学信号偶联,验证构建遗传编码的去甲肾上腺素荧光探针的可行性。此外,我们将改造这种去甲肾上腺素探针的原型,使其具有不同的配体亲和力,高信噪比和较少的下游信号偶联。我们还计划将我们开发的去甲肾上腺素荧光探针应用于神经系统和心脏系统,用于研究去甲肾上腺素和肾上腺素动态变化。通过构建特异性表达去甲肾上腺素探针的转基因小鼠,我们可以进一步了解去甲肾上腺素能神经环路释放的去甲肾上腺素调节动物行为(如注意力,压力和逃避等)的作用机制。

结项摘要

去甲肾上腺素和肾上腺素作为生命所必需的单胺类神经递质,在诸多器官中都参与极为关键的生理过程。由于检测技术的局限性,人们对大部分组织器官中肾上腺素及去甲肾上腺素突触传递的功能和调节还知之甚少。本项目通过开发一系列基于G蛋白偶联受体激活去甲肾上腺素、肾上腺素荧光探针(GRAB-NE),实现快速、特异、高信噪比地离体或在体检测。首先,我们将肾上腺素能受体激活时的构象变化与循环重排的绿色荧光蛋白光学信号偶联,构建遗传编码的去甲肾上腺素荧光探针。此外,我们改造这种去甲肾上腺素探针的原型,使其具有不同的配体亲和力,高信噪比和较少的下游信号偶联。我们还将我们开发的去甲肾上腺素荧光探针应用于神经系统和心脏系统,用于研究去甲肾上腺素和肾上腺素动态变化。通过构建特异性表达去甲肾上腺素探针的转基因动物以及应用于自由移动的活体小鼠,我们进一步了解去甲肾上腺素能神经环路释放的去甲肾上腺素调节动物行为(如注意力,压力和逃避等)的作用机制。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
New optical methods for detecting monoamine neuromodulators
检测单胺神经调节剂的新光学方法
  • DOI:
    10.1016/j.cobme.2019.09.010
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Current Opinion in Biomedical Engineering
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Jianzhi Zeng;Fangmiao Sun;Jinxia Wan;Jiesi Feng;Yulong Li
  • 通讯作者:
    Yulong Li
Memory-enhancing properties of sleep depend on the oscillatory amplitude of norepinephrine
睡眠增强记忆的特性取决于去甲肾上腺素的振荡幅度
  • DOI:
    10.1038/s41593-022-01102-9
  • 发表时间:
    2022-08
  • 期刊:
    Nature Neuroscience
  • 影响因子:
    25
  • 作者:
    Kjaerby, Celia;Andersen, Mie;Hauglund, Natalie;Untiet, Verena;Dall, Camilla;Sigurdsson, Bjorn;Ding, Fengfei;Feng, Jiesi;Li, Yulong;Weikop, Pia;Hirase, Hajime;Nedergaard, Maiken
  • 通讯作者:
    Nedergaard, Maiken
Responses and functions of dopamine in nucleus accumbens core during social behaviors
伏隔核多巴胺在社会行为过程中的反应和功能
  • DOI:
    10.17645/si.v9i1.3538
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Cell Reports
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Bing Dai;Fangmiao Sun;Xiaoyu Tong;Yizhuo Ding;Amy Kuang;Takuya Osakada;Yulong Li;Dayu Lin
  • 通讯作者:
    Dayu Lin
New frontiers in probing the dynamics of purinergic transmitters in vivo
探究体内嘌呤能递质动力学的新领域
  • DOI:
    10.1016/j.neures.2020.01.008
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    Neuroscience Research
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Wu, Zhaofa;Li, Yulong
  • 通讯作者:
    Li, Yulong
A fluorescent sensor for spatiotemporally resolved imaging of endocannabinoid dynamics in vivo
用于体内内源性大麻素动态时空分辨成像的荧光传感器
  • DOI:
    10.1038/s41587-021-01074-4
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Nature Biotechnology
  • 影响因子:
    46.9
  • 作者:
    Ao Dong;Kaikai He;Barna Dudok;Jordan S. Farrell;Wuqiang Guan;Daniel J. Liput;Henry L. Puhl;Ruyi Cai;Huan Wang;Jiali Duan;Eddy Albarran;Jun Ding;David M. Lovinger;Bo Li;Ivan Soltesz;Yulong Li
  • 通讯作者:
    Yulong Li

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医院获得性血流感染来源碳青霉烯类耐药肺炎克雷伯菌耐药分析
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1007-4287.2018.05.002
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国实验诊断学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钟太清;李毓龙;刘宝涛;苏维奇
  • 通讯作者:
    苏维奇

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神经生物学
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    2019
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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