Sodium Ions and Calcium Signaling in Neurons and Glia

神经元和神经胶质细胞中的钠离子和钙信号传导

基本信息

  • 批准号:
    7751211
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40.32万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    1979
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    1979-08-01 至 2011-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The goal of this research is to elucidate the fundamental mechanisms by which Na+ transport influences Ca2+ homeostasis and signaling, in neurons and glia. Neurons and glia both express Na+ pumps with the a1 isoform of the catalytic (a) subunit and Na+ pumps with either the ot2 (glia) or a3 (neurons) isoform. Na+ pumps with a2 or a3 isoforms are localized to plasma membrane-endoplasmic reticulum (PM-ER) junctional complexes ("PLasmERosomes") and are coupled to PM Na/Ca exchangers (NCX) and, thus, to cytosolic ([Ca2+]CYr) and ER Ca2+ concentration and Ca2+ signal regulation in these cells. Critical questions are: How are the a2 and oc3 Na+ pumps sorted and tethered to their appropriate PM destinations? And, what are the local and global functional consequences of this special organization? There are four Specific Aims: Aim 1. To determine how Na+ pump a2 and a3 subunits are targeted and tethered to their appropriate PM locations, a subunit chimeras (e.g., part a2 and part a1, and vice-versa), WT and mutated a truncations, and ankyrin B knockout mice will be used to test the hypothesis that ot2and a3 subunits are targeted to PLasmERosomes by specific N-terminal amino acid (AA) sequences and are tethered by ankyrin B. Aim 2. To determine whether the sub-PM Ca2+ concentration at PM-ER junctions is controlled independently of "bulk" [Ca2+]CYT- Novel near-membrane Ca2+ indicators (FFP-18 and G-CaMP-2, an engineered protein targeted to the PM- ER junction) will be used to test, directly, the idea that PM-ER junctional space Ca2+ is regulated by oc2/a3 Na+ pumps and NCX1 in astrocytes and neurons. Aim 3. To determine how linkage of the Na+ pump a2 subunit isoform, NCX1, and ankyrin B contributes to their central roles in local Ca2+ regulation and global Ca2+ signaling in astrocytes. Aim 4. To determine the roles of the Na+ pump and NCX in Ca2+ efflux from neuronal dendrites and nerve terminals and how these processes influence neuronal function. For Aims 3 and 4, null mutant mice, and molecular biological and pharmacological tools will be used to test the hypothesis that structural linkage of key PM Na+ and Ca2+ transporters in PLasmERosomes enables them to serve critical functionally-coupled roles in Ca2+ regulation and signaling in neurons (Aim 4) and in astrocytes (Aim 3). These studies will shed new light on specific mechanisms that regulate normal Ca2+ homeostasis and signaling, and that may go awry during hypoxia/ischemia and other brain pathologies.
本研究的目的是阐明Na+转运影响Ca 2+的基本机制 神经元和神经胶质中的稳态和信号传导。神经元和胶质细胞都表达Na+泵, 催化(a)亚基的同种型和Na+泵与α 2(神经胶质)或α 3(神经元)同种型。Na+ 具有α 2或α 3同种型的泵定位于质膜-内质网(PM-ER)连接处, 在一些实施方案中,磷脂酶复合物(“磷脂酶体”)与PM Na/Ca交换剂(NCX)偶联,并因此与细胞溶质Na/Ca交换剂(NCX)偶联。 ([Ca2+]CYr)和ER Ca ~(2+)浓度及Ca ~(2+)信号调节。关键问题是:如何 a2和a3 Na+泵是否分类并连接到相应的PM目的地?那么, 这一特殊组织的地方和全球功能后果?有四个具体目标:目标1。 为了确定Na+泵α 2和α 3亚基是如何靶向和束缚到它们适当的PM位置的, 亚基嵌合体(例如,部分a2和部分a1,反之亦然)、WT和突变的α截短体,以及锚蛋白B 将使用基因敲除小鼠来检验α 2和α 3亚基靶向PLASMER体的假设 通过特定的N-末端氨基酸(AA)序列连接,并通过锚蛋白B连接。目标二。以确定 PM-ER连接处的亚PM Ca 2+浓度是否独立于“本体”[Ca 2 +]CYT进行控制。 新的近膜Ca 2+指示剂(FFP-18和G-CaMP-2,一种靶向PM的工程蛋白质, ER连接)将用于直接测试PM-ER连接空间Ca 2+受α 2/α 3调节的想法 星形胶质细胞和神经元中的Na+泵和NCX 1。目标3.为了确定Na+泵a2 亚基亚型,NCX 1和锚蛋白B有助于它们在局部Ca 2+调节和全局Ca 2+调节中的中心作用。 星形胶质细胞中的Ca 2+信号。目标4。为了确定Na+泵和NCX在Ca 2+流出中的作用, 神经元树突和神经末梢以及这些过程如何影响神经元功能。目标3 和4,无效突变小鼠,以及分子生物学和药理学工具将用于测试 这一假说认为,磷脂酶体中关键的质膜Na+和Ca 2+转运蛋白的结构连接使它们能够 在神经元(目的4)和星形胶质细胞中的Ca 2+调节和信号传导中发挥关键的功能偶联作用 (Aim 3)。这些研究将为调节正常Ca 2+稳态的特定机制提供新的线索 和信号传导,并且在缺氧/缺血和其他脑病理期间可能出错。

项目成果

期刊论文数量(44)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Immunologic identification of Na/Ca exchange protein in rat brain synaptic plasma membrane.
大鼠脑突触质膜 Na/Ca 交换蛋白的免疫学鉴定。
  • DOI:
    10.1016/0304-3940(92)90663-r
  • 发表时间:
    1992
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Yip,RK;Blaustein,MP;Philipson,KD
  • 通讯作者:
    Philipson,KD
Inhibition of voltage-gated K channels in synaptosomes by sn-1,2-dioctanoylglycerol, an activator of protein kinase C.
sn-1,2-二辛酰甘油(蛋白激酶 C 的激活剂)对突触体中电压门控 K 通道的抑制作用。
Effect of pentobarbital on Na and Ca action potentials in an invertebrate neuron.
戊巴比妥对无脊椎动物神经元中 Na 和 Ca 动作电位的影响。
  • DOI:
    10.1016/0006-8993(82)90222-0
  • 发表时间:
    1982
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Goldring,JM;Blaustein,MP
  • 通讯作者:
    Blaustein,MP
Phencyclidine in nanomolar concentrations binds to synaptosomes and blocks certain potassium channels.
纳摩尔浓度的苯环利定与突触体结合并阻断某些钾通道。
Red cell cotransport activity and sodium content in black men. Relationship to essential hypertension.
黑人的红细胞协同转运活性和钠含量。
  • DOI:
    10.1161/01.hyp.6.5.724
  • 发表时间:
    1984
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ringel,RE;Hamlyn,JM;Schaeffer,J;Hamilton,BP;Kowarski,AA;Blaustein,MP;Berman,MA
  • 通讯作者:
    Berman,MA
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    2023
  • 资助金额:
    $ 40.32万
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知道了