Spastin转运AMPA受体GluA1亚基介导树突棘可塑性的机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81771144
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0902.意识障碍与认知功能障碍
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Most excitatory transmission in the brain is mediated by AMPA receptors. Therefore, the presence of these receptors at synapses has to be carefully regulated in order to ensure correct neuronal communication. Interestingly, AMPA receptors are not static components of synapses. On the contrary, they are continuously being delivered and removed in and out of synapses in response to neuronal activity. This dynamic behavior of AMPA receptors is an important mechanism to modify synaptic strength during brain development and also during experience-dependent plasticity. AMPA receptor trafficking involves an intricate network of protein-protein interactions that start with the biosynthesis of the receptors, continues with their transport along dendrites, and ends with their local insertion and removal from synapses. Our preliminary results showed that short microtubules, produced by the spastin-severing of long microtubules, are the ones that undergo the dynamic of microtubule crucial for dendritic growth. However, overexpression of spastin increased the number of dendritic branches, and interestingly, spastin promoted AMPA receptor assembly in cell membrane as well. Is it spastin to take part in AMPA receptors trafficking? Further, our results revealed that spastin can interact with the C-terminal region of GluA1 subunit of AMPA receptors and increased the expression of GluA1 on the cell membrane. Why does spastin interact with AMPA receptor subunit GluA1? How does spastin take part in synaptic transmission and plasticity? Thus, we propose the hypothesis that spastin can transport GluA1 to dendritic spines along the microtubule to involve in synaptic plasticity. This project is aim to determine three questions by morphological, biological and physiological methods. The one is where the interaction region of spastin and GluA1 is. The other is the ways of spastin promoted GluA1 translocation to the membrane. The third is the relationship between spastin and synaptic plasticity and transmission. Answering these questions will elucidate the new function of spastin-mediated AMPA receptor trafficking, and will determine the new mechanism of spastin regulated synaptic transmission, and finally to provide evidences of spastin involving in cognitive deficits via the regulation of GluA1 trafficking.
我们已经证实,促进树突形成分支的同时,spastin依赖其AAA结构域释放的微管动力募集树突棘AMPA受体。进一步研究发现,spastin与AMPA受体GluA1亚基C末端直接结合,并共存于树突;如果过表达spastin则促进GluA1膜表达;说明spastin能够作为结合蛋白转运GluA1上膜。那么,spastin通过什么途径把GluA1转运至树突棘?机制是什么?如何易化突触传递?为此,我们提出spastin通过转运GluA1亚基介导树突棘可塑性的假说。本项目拟分析:①spastin介导GluA1转运的部位;②促进GluA1转运的途径和机制;③如何通过GluA1转运调控树突棘可塑性和突触传递;旨在解析spastin转运AMPA受体GluA1亚基上膜的新功能,阐明spastin调控树突棘可塑性以及突触传递的机制,为明确spastin通过GluA1转运参与认知功能障碍发生提出切实的科学依据。

结项摘要

Spastin基因突变是遗传性痉挛型截HSP的重要原因,而HSP常伴发认知功能障碍,其机制不明。本项目通过pulldown、免疫共沉淀、免疫荧光等实验发现spastin与AMPA受体的亚单位存在相互作用,并且找到了二者的具体结合部位。通过在培养的海马神经元上干扰以及过表达spastin,证实了spastin能够促进AMPA受体转运上膜易化突触传递和树突棘成熟度,以磷酸化的spastin作用最强。破坏Spastin微管切割功能以后,磷酸化spastin仍具有转运受体上膜的作用,从而证明spastin转运AMPA受体上膜并不完全依赖其微管切割功能。最后,在动物水平干扰海马区spastin的表达后,小鼠出现认知功能的损害,树突棘成熟度降低以及突触传递效能的减弱。本项目证明了spastin通过与AMPA受体相互作用介导突触传递进而影响认知功能的作用和机制,为HSP伴发认知功能障碍的治疗和药物开发提供一定的实验证据。另外,项目还深入研究了spastin的SUMO修饰在AMPA受体转运中的作用,以及与spastin具有密切关系的微管结合蛋白CRMPs在突起生长和受体转运中的作用和机制,相关结果发表在Neurobiology of Disease,Molecular Neurobiology, Frontiers in Molecular Neuroscience等杂志。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
突触后神经元AMPA受体循环的机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    暨南大学学报(自然科学与医学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    查彩慧;郭国庆
  • 通讯作者:
    郭国庆
Establishment of monoclonal cell strain stably expressing α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionic acid receptor subunit GluA1
  • DOI:
    10.16098/j.issn.0529-1356.2018.05.005
  • 发表时间:
    2018-10-01
  • 期刊:
    Jiepou Xuebao
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li Jiong;Zhang Ji-feng;Guo Guo-qing
  • 通讯作者:
    Guo Guo-qing
Phosphorylation and SUMOylation of CRMP2 regulate the formation and maturation of dendritic spines
CRMP2的磷酸化和SUMO化调节树突棘的形成和成熟
  • DOI:
    10.1016/j.brainresbull.2018.02.004
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Brain Research Bulletin
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Zhang Jifeng;Zhao Bo;Zhu Xiaonan;Li Jiong;Wu Fengming;Li Sumei;Gong Xiaobing;Cha Caihui;Guo Guoqing
  • 通讯作者:
    Guo Guoqing
Spastin Interacts with CRMP2 to Regulate Neurite Outgrowth by Controlling Microtubule Dynamics through Phosphorylation Modifications
Spastin 与 CRMP2 相互作用,通过磷酸化修饰控制微管动力学来调节神经突生长
  • DOI:
    10.2174/1871527319666201026165855
  • 发表时间:
    2021-01-01
  • 期刊:
    CNS & NEUROLOGICAL DISORDERS-DRUG TARGETS
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Li, Sumei;Zhang, Jifeng;Guo, Guoqing
  • 通讯作者:
    Guo, Guoqing
CRMP2蛋白促进海马神经元树突野的形成
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    暨南大学学报( 自然科学与医学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李素梅;李炯;张家琪;陈立;张吉凤;郭国庆
  • 通讯作者:
    郭国庆

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其他文献

RNA干扰endophilin A2抑制大鼠海马神经元突触囊泡内吞
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    中国病理生理杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张吉凤;尹义臣;杨万勇;谭明会;郭国庆
  • 通讯作者:
    郭国庆
消费体验、体验价值和顾客忠诚的关系研究以大中型休闲类网络游戏为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    武汉科技大学学报:社会科学版
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭国庆;牛海鹏;胡晶晶;孙乃娟
  • 通讯作者:
    孙乃娟
服务补救可控特征对顾客口碑传播意向的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    管理评论
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈栋;杨学成;汪晓凡;郭国庆
  • 通讯作者:
    郭国庆
基于分布式虚拟现实的高超声速飞行器仿真系统
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    北京科技大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙增圻;郭国庆;罗熊
  • 通讯作者:
    罗熊
自媒体环境下顾客创造及其体验价值——基于微博用户访谈的内容分析
  • DOI:
    10.14120/j.cnki.cn11-5057/f.2017.04.010
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    管理评论
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚亚男;郭国庆;连漪;李青
  • 通讯作者:
    李青

其他文献

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郭国庆的其他基金

CRMPs结合spastin调控轴突侧枝形成机制的研究
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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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