智障关联激酶PAK在内源性大麻素通路中底物的鉴定及其功能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31571040
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 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:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Mental retardation related gene PAK (p21-activated kinase) family play important roles in neurodevelopment, synaptic transmission and plasticity. Various genetic and pharmacological manipulations on PAK have successfully reversed multiple neurobiological and behavioral deficits in transgenic mouse models of Autism. We have found that sustained kinase activity of PAK1, which is the major form of PAK expressed in the brain, is critical for the maintenance of endocannabinoid signaling and GABAergic synaptic transmission and plasticity. In order to identify PAK1 substrates that may regulate these processes, we performed iTRAQ-based phosphoproteomic analysis on the PAK1 knockout brain. We discovered a group of candidate protein substrates of PAK1, including MAGL (Monoacylglycerol lipase). MAGL is the major lipase that is responsible for the degradation of endocannabinoid 2-AG. Its phosphorylation level and lipase activity is significantly reduced in PAK1 knockout mice. In this project, we will first examine the kinase-substrate relation between PAK1 and MAGL, then utilize a battery of approaches, including electrophysiology, biochemical assay and behavior analysis, to investigate the regulation and underlying mechanisms of PAK1-mediated MAGL phosphorylation on its lipase activity, endocannabinoid signaling, GABAergic transmission and animal social behaviors. This study may provide new insights into regulatory machinery on the endocannabinoid system and PAK-mediated regulation on brain functions.
智力障碍关联基因PAK在神经发育、突触传递与可塑性等方面都有重要的调节作用。采用分子和药物手段对其活性的操控可反转多种孤独症模式小鼠的神经生物学及社交行为缺陷。我们的前期工作发现PAK家族在大脑中的主要亚型PAK1持续的激酶活性对维持内源性大麻素通路及GABA能突触传递的正常水平至关重要,但具体机制不明。现有对大脑中PAK1激酶底物认识的匮乏严重制约了相关分子机制研究的深入开展。通过对PAK1敲除小鼠的脑组织进行基于iTRAQ技术的全蛋白组磷酸化水平定量分析,我们已经发掘出了一批PAK1激酶的候选底物。其中主控内源性大麻素2-AG降解的单酰基甘油脂肪酶MAGL的磷酸化水平及功能在PAK1缺失后显著降低。本项目拟对该候选底物进行细化鉴定,并深入研究PAK1介导的MAGL磷酸化与其酯酶功能的关联以及该作用对内源性大麻素通路、GABA能突触传递和动物社交行为的调控作用。

结项摘要

PAK(p21-activated kinase)激酶是一族在真核生物中广泛存在且进化高度保守的丝氨酸/苏氨酸激酶。在大脑中,PAK被认为是一种智力障碍关联基因,在神经发育、突触传递与可塑性等方面都有重要的调节作用。前人采用分子和药物手段对其活性的操控可反转多种孤独症模式小鼠的神经生物学及社交行为缺陷,但目前对PAK在高级脑功能如社交行为和情感等方面的作用机制知之甚少。自本项目执行以来,项目组通过对PAK1敲除小鼠的脑组织进行基于iTRAQ技术的全蛋白组磷酸化水平定量分析,发掘出了一批PAK1激酶的候选底物并进行了细化鉴定,并进行了电生理记录、酶活及生化分析、荧光免疫成像、行为学检测等研究,实验结果表明:PAK可以通过动态调节环氧化酶2(Cyclooxygenase, COX-2)的亚细胞定位来限制其对大脑中重要的内源性大麻素AEA (anandamide)的降解,控制突触前递质释放的抑制效应,维持海马区GABA能神经传递的正常强度及脑功能。该成果为寻找治疗孤独症的药物、疗法提供了新的思路。此外,PAK信号通路及内源性大麻素系统在人体中各脏器中广泛存在,且在肿瘤及炎症发生中也起着重要作用,上述关于PAK对内源性大麻素调控机制的成果可为相关研究提供参考。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
p21-activated kinase 1 restricts tonic endocannabinoid signaling in the hippocampus
p21 激活激酶 1 限制海马内源性大麻素信号传导
  • DOI:
    10.7554/elife.14653
  • 发表时间:
    2016-06-14
  • 期刊:
    ELIFE
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Xia, Shuting;Zhou, Zikai;Jia, Zhengping
  • 通讯作者:
    Jia, Zhengping
Transient inhibition of LIMKs significantly attenuated central sensitization and delayed the development of chronic pain
LIMKs 的瞬时抑制显着减弱中枢敏化并延缓慢性疼痛的发展
  • DOI:
    10.1016/j.neuropharm.2017.06.031
  • 发表时间:
    2017-10-01
  • 期刊:
    NEUROPHARMACOLOGY
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Yang, Xiangyu;He, Guiqin;Zhou, Zikai
  • 通讯作者:
    Zhou, Zikai
The C-terminal tails of endogenous GluA1 and GluA2 differentially contribute to hippocampal synaptic plasticity and learning
内源性 GluA1 和 GluA2 的 C 末端尾部对海马突触可塑性和学习的贡献不同。
  • DOI:
    10.1038/s41593-017-0030-z
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    NATURE NEUROSCIENCE
  • 影响因子:
    25
  • 作者:
    Zhou, Zikai;Liu, An;Jia, Zhengping
  • 通讯作者:
    Jia, Zhengping
Cdk7 Is Required for Activity-Dependent Neuronal Gene Expression, Long-Lasting Synaptic Plasticity and Long-Term Memory.
Cdk7 是活动依赖性神经元基因表达、持久突触可塑性和长期记忆所必需的
  • DOI:
    10.3389/fnmol.2017.00365
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Frontiers in molecular neuroscience
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    He G;Yang X;Wang G;Qi J;Mao R;Wu Z;Zhou Z
  • 通讯作者:
    Zhou Z

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  • 通讯作者:
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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]
          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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