多巴胺D4受体基因多态性变异体通过PSD-95调节NMDA受体功能的研究

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基本信息

  • 批准号:
    31271124
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0901.分子与细胞神经生物学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Abnormal regulation of glutamate receptors functions by dopamine D4 receptors (D4R) in prefrontal cortex (PFC) is highly implicated in mental disorders, such as attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) and schizophrenia. The D4 receptor gene contains extensive polymorphism in its exon 3 in a region which codes for proline-rich domains in the third intracellular loop (IC3) of the receptor. A 48 base pair exists 2-11 folds repeats (2X16 to 11X16 amino acids), and the most common variants are D4.4R and D4.7R which contain 4 and 7 repeats, respectively. ..Previous studies have described that the variant D4.7R of D4 receptors associates with an increased risk for the development of ADHD, however, the cellular and molecular mechanisms remain elusive. In our preliminary studies, we found that both D4.4R and D4.7R bind directly with scaffold protein PSD-95 under physiological conditions, moreover, the binding strength between D4.7R and PSD-95 increases after activation of the receptor itself, whereas the binding between D4.4R and PSD-95 remains unchanged (unpublished data). More interesting is that the interaction binding between NR1 subunit of NMDA receptor (NMDAR) and PSD-95 was differently affected by these two variants activation, namely D4.7R has a stronger effect on decreasing the binding between NR1 and PSD-95 than D4.4R. ..The NMDA receptor is an important type of ionotropic glutamate receptor, it plays a key role in synaptic plasticity. Hypofunction of NMDA receptor in PFC is associated with ADHD. Functions of NMDA receptor rely largely on its protein-protein interaction with PSD-95, by which PSD-95 organizes NMDA receptor and its associated signaling proteins, and stabilizes NMDA receptor in the synaptic membrane. Based on our preliminary studies, our hypothesis is that D4.7R binds more PSD-95 than D4.4R after receptor activation, thus causes a competitive decreased binding between NMDAR and PSD-95, and results in NMDA receptor internalization. This effect of D4.7R may lead to NMDA receptor hypofunction. ..In this study, we use a combination of multiple approaches, such as whole-cell patch-clamp recordings and biochemical techniques, to examine the role of PSD-95 in the signaling pathway of regulation of NMDA receptor currents by the D4 receptor variants, and compare the effects of the variants on regulation of NMDA receptor function. Our study will provide new valuable clues for elucidating the role of D4.7R underlying pathogenesis of ADHD.
多巴胺D4受体对前额叶皮层谷氨酸受体功能调节的异常与几种精神病的发生相关,如注意力缺陷多动症(ADHD),精神分裂症。人类D4受体基因在其外显子3存在多态性,导致受体的第3个胞内环出现16个氨基酸的串联重复,最常见重复数为4和7(D4.4R, D4.7R)。研究发现D4.7R和ADHD的发病呈相关性,但其机制有待深入阐明。我们的前期研究发现,这两个变异体在生理条件下都能和PSD-95发生直接结合,而且当自身激活后,D4.7R与PSD-95的结合增强,D4.4R与PSD-95的结合基本不变。更有意义的是,D4.7R激活后减少NMDA受体NR1亚基和PSD-95之间的相互结合,而D4.4R对它们结合的影响较小。本课题结合生物化学、膜片钳等技术,研究PSD-95在D4受体调节NMDA受体功能中的作用,比较D4受体变异体对NMDA受体功能影响的区别,为D4.7R与ADHD的相关性提供新的理论依据。

结项摘要

人类多巴胺D4受体(D4R)基因存在多态性,其多态表现型D4.7R与注意力缺陷多动障碍(ADHD)存在相关性,但其作用机理有待阐明。本课题研究了D4.7R与支架蛋白PSD-95的相互作用、D4.7R对NMDA受体(NMDAR)功能的调节作用、以及对小鼠行为活动的影响。结果表明:1)D4受体通过其外显子3编码的脯氨酸重复区和PSD-95的SH3结构域发生相互结合。2)D4.7R激活后显著减少NMDA受体NR1亚基和PSD-95的相互结合,并明显降低NR1在神经细胞膜表面表达;而对照D4.4R对NR1和PSD-95相互结合、以及NR1的膜表面表达的影响都较小。3)D4.7R比D4.4R更大程度降低小鼠前额叶皮层(PFC)神经元NMDA诱发电流、以及NMDAR-EPSC电流幅值。4)D4.7R引起小鼠多动样行为和冒险行为,NMDA受体部分激动剂D-环丝氨酸(D-cycloserine)能够改善D4.7R引起的小鼠多动样行为和冒险行为。5)相对D4.4R而言,D4.7R更大程度抑制兴奋性神经网络簇状放电,而更小程度地减弱抑制性同步神经网络簇状放电。6)小鼠腹腔注射ADHD治疗药物利他林后,能够使D4.7R对小鼠同步神经网络活动水平的调节作用回复到正常水平。本课题的研究结果为D4.7R与ADHD的相关性提供了新的理论依据。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
The ADHD-linked human dopamine D4 receptor variant D4.7 induces over-suppression of NMDA receptor function in prefrontal cortex
ADHD 相关的人类多巴胺 D4 受体变体 D4.7 诱导前额皮质 NMDA 受体功能过度抑制
  • DOI:
    10.1016/j.nbd.2016.07.024
  • 发表时间:
    2016-11
  • 期刊:
    Neurobiology of Disease
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Qin L;Liu W;Ma K;Wei J;Zhong P;Cho K;Yan Z
  • 通讯作者:
    Yan Z
何首乌提取物对MPP~+诱导的SH-SY5Y细胞损伤的保护作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    广东药学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗展远;朱晶;刘文华;贝伟剑
  • 通讯作者:
    贝伟剑
Aberrant regulation of synchronous network activity by the attention-deficit/hyperactivity disorder-associated human dopamine D4 receptor variant D4.7 in the prefrontal cortex.
前额皮质中注意力缺陷/多动障碍相关的人类多巴胺 D4 受体变体 D4.7 对同步网络活动的异常调节。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    The Journal of Physiology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhong; Ping;Liu; Wenhua;Yan; Zhen
  • 通讯作者:
    Zhen

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失眠症中医不寐五神分型心不藏神型与肝不藏魂型血清多巴胺含量特征研究
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    2018
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  • 作者:
    刘文华;张星平;王冠英;陈俊逾;张莉;李亚金;周美伶
  • 通讯作者:
    周美伶
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    2018
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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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]
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          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
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          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]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
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