AKAP Regulation of Neuronal L-type Calcium Channel Signaling to the Nucleus

AKAP 对神经元 L 型钙通道向细胞核信号传导的调节

基本信息

  • 批准号:
    8530768
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 53.9万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2007-12-15 至 2015-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): In hippocampal neurons, somato-dendritic CaV1.2 L-type voltage-gated Ca2+ channels (LTCC) function in excitation-transcription (E-T) coupling. Depolarizing stimuli that open LTCCs activate the transcription factors cAMP-response element binding protein (CREB) and nuclear factor of activated T-cells (NFAT) through Ca2+-regulated kinase and phosphatases. Importantly, LTCC transcriptional regulation is required for long-lasting forms of excitatory synaptic plasticity that underlie learning and memory, such as late-phase long-term potentiation (L-LTP). Thus, it is crucial to understand how LTCC activity and signaling are controlled to promote efficient, specific synapse to nucleus communication. The primary question in synapse-to-nucleus signaling is how local Ca2+ signals generated in dendrites are relayed remotely to the nucleus in the soma. In the last funding period, we established the postsynaptic scaffold protein A-kinase anchoring protein (AKAP) 79/150, which binds to CaV1.2 through a modified leucine zipper (LZ) motif and anchors the cAMP-dependent protein kinase (PKA) and Ca2+-calmodulin (CaM)-activated protein phosphatase-2B (calcineurin; CaN), as an essential regulator of neuronal LTCC currents and NFAT activation. We found that AKAP-anchored PKA promoted LTCC current enhancement that was strongly opposed by a Ca2+ negative feedback loop activating AKAP-anchored CaN to favor rapid, calcium-dependent inactivation (CDI). In addition, we found that local LTCC activation of AKAP-anchored CaN was required for NFAT translocation to the nucleus and transcription in response to depolarization. However, key questions remain regarding whether AKAP79/150 regulates LTCC Ca2+ influx specifically in dendritic spines in response to glutamate receptor activation and whether postsynaptic Ca2+ signals restricted in dendrites can locally activate CaN-NFAT signaling to the nucleus. We will explore these questions using a combination of whole-cell LTCC current recordings, local glutamate uncaging, Ca2+ imaging (Aim 1), NFAT imaging (Aim 2), transcriptional analyses, and extracellular recordings of L-LTP (Aim 3). In all three aims, AKAP79/150 regulation of LTCC activity and NFAT signaling will be investigated by expressing PKA anchoring deficient (delta-PKA), CaN anchoring deficient (delta-PIX), and LZ domain (delta-LZ) AKAP79 mutants in in rat neurons or using neurons from AKAP150 delta-PIX and delta-PKA knock-in mice. Overall, this project will test a central hypothesis in synapse-to-nucleus communication that postsynaptic Ca2+ signals are locally decoded in dendrites and then efficiently relayed to the nucleus to control gene expression linked to synaptic plasticity.
描述(由申请人提供):在海马神经元中,somato dendritic cav1.2 L型电压门控CA2+通道(LTCC)在激发转录(E-T)耦合中的功能。开放LTCCS的去极化刺激激活了通过Ca2+调节的激酶和磷酸酶激活的T细胞(NFAT)的cAMP反应元件结合蛋白(CREB)和核因子。重要的是,LTCC的转录调节是基于学习和记忆(例如晚期长期增强(L-LTP))的长期兴奋性突触可塑性形式所必需的。因此,了解如何控制LTCC活性和信号传导以促进有效的,特定的突触到核通信,这一点至关重要。突触到核信号传导的主要问题是,树突中产生的局部Ca2+信号如何远程传播到Soma中的细胞核。 In the last funding period, we established the postsynaptic scaffold protein A-kinase anchoring protein (AKAP) 79/150, which binds to CaV1.2 through a modified leucine zipper (LZ) motif and anchors the cAMP-dependent protein kinase (PKA) and Ca2+-calmodulin (CaM)-activated protein phosphatase-2B (calcineurin; CaN), as an神经元LTCC电流和NFAT激活的基本调节剂。我们发现,AKAP锚定的PKA促进了LTCC电流增强,而LTCC电流的增强与CA2+负反馈环激活AKAP锚定的反馈可以有利于快速,钙依赖性的失活(CDI)。此外,我们发现,NFAT转移到核和转录响应去极化需要局部LTCC激活AKAP锚定的罐头。但是,关于AKAP79/150是否对谷氨酸受体激活的响应以及在树突中受到限制的突触后CA2+信号的响应是否可以局部激活CAN CAN-NFAT信号向原子核中限制,而在树突状棘中特别调节LTCC Ca2+涌入是否仍然存在关键问题。我们将使用全细胞LTCC当前录音,局部谷氨酸渗透,Ca2+成像(AIM 1),NFAT成像(AIM 2),转录分析和L-LTP的细胞外记录(AIM 3)的组合(AIM 3)来探讨这些问题。在所有三个目标中,将通过表达PKA锚定缺陷(Delta-PKA)来研究AKAP79/150 LTCC活性和NFAT信号的调节,可以锚定缺陷(Delta-Pix)和LZ域(Delta-Pix),以及在RATA NEURONS中使用AKAP150和使用Akap150的lakap79突变体的LZ域(Delta-Pix)和AKAP79突变体。总体而言,该项目将检验突触到核核交流的中心假设,即突触后Ca2+信号在树突中局部解码,然后有效地转发至核,以控制与突触可塑性相关的基因表达。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A-kinase anchoring protein 150 expression in a specific subset of TRPV1- and CaV 1.2-positive nociceptive rat dorsal root ganglion neurons.
  • DOI:
    10.1002/cne.22692
  • 发表时间:
    2012-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Brandao KE;Dell'Acqua ML;Levinson SR
  • 通讯作者:
    Levinson SR
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