ApoE: Cellular and Molecular Mechanisms Controlling Neuronal Viability

项目摘要 载脂蛋白E（ApoE）e4是散发性阿尔茨海默病（AD）的最强遗传风险因子， 也与创伤性脑损伤后的不良结局有关。 ApoE通常在星形胶质细胞中表达， 通过受体介导的内吞作用进入神经元。神经元在受伤和应激时也表达ApoE 它会导致神经毒性级联反应，最终导致神经退行性变。尽管我们的成长 了解AD发病机制中的其他蛋白质，ApoE 4促进AD发病的机制， 神经毒性还不太清楚。 果蝇遗传学的最新进展使我们能够评估 ApoE细胞源通过独立操作对神经变性和行为的贡献 神经胶质和神经元表达。 初步数据表明，神经元ApoE表达诱导ApoE 4 在我们果蝇tau蛋白病模型中同种型-β-特异性神经变性。此外，ApoE 4表达导致 细胞骨架和线粒体异常的成年果蝇大脑。基于这些结果，我们假设 ApoE 4的神经毒性是通过其细胞来源和稳定肌动蛋白和损害 线粒体双染色质通过使用遗传工具在果蝇和检查死后 在人类组织中，我们的建议旨在1）比较神经元与神经胶质ApoE的神经变性 表达，2）研究肌动蛋白稳定性和线粒体异常在ApoE 4-β特异性 神经变性，和3）在ApoE 4-β 1阳性人AD组织中检查这些相同的变化。基于 我们实验室以前的工作定义了细胞骨架稳定和线粒体功能障碍的重要性， 退行性tau蛋白病模型，我们相信，这些初步数据提供了一个新的机制的见解 ApoE 4介导的神经变性。这些研究将突出其在细胞和分子中的作用， 毒性，以填补我们对这一重要的广告播放器的理解的根本空白。 我的提议还包括 各种实验方法的优势，包括遗传学，分子生物学，细胞生物学， 人类神经病理学 最后，这些目标和方法将使我接触到新的研究问题， 技术，以补充我以前的培训，并准备我的独立，因为我在我的前进， 事业

PROJECT SUMMARY    The apolipoprotein E (ApoE) e4 is the strongest genetic risk factor for sporadic Alzheimer’s disease (AD) and is  also  associated  with  poor  outcome  after  traumatic  brain  injury.  ApoE  is  commonly  expressed  in  astrocytes,  entering neurons via receptor-­mediated endocytosis. Neurons also express ApoE in times of injury and stress  where it contributes to a neurotoxic cascade that eventually leads to neurodegeneration. Despite our growing  understanding  of  other  proteins  in  the  pathogenesis  of  AD,  the  mechanisms  by  which  ApoE4  contributes  to  neurotoxicity  are  not  well  understood.  Recent  advances  in  Drosophila  genetics  now  allow  us  to  assess  the  contributions of ApoE cellular source to neurodegeneration and behavior through independent manipulation of  glial  and  neuronal  expression.  Preliminary  data  suggest  that  neuronal  ApoE  expression  induces  an  ApoE4  isoform-­specific neurodegeneration in our Drosophila tauopathy model. Additionally, ApoE4 expression causes  cytoskeletal and mitochondrial abnormalities in adult Drosophila brain. Based on these results, we hypothesize  that  ApoE4  neurotoxicity  is  controlled  through  its  cellular  source  and  ability  to  stabilize  actin  and  impair  mitochondrial dyanmics. Through the use of genetic tools in Drosophila and examination of postmortem  human  tissue,  our  proposal  aims  to  1)  compare  neurodegeneration  from  neuronal  vs.  glial  ApoE  expression,  2)  investigate  actin  stabilization  and  mitochondrial  abnormalities  in  ApoE4-­specific  neurodegeneration, and 3) examine these same changes in ApoE4-­positive human AD tissue. Based on  previous work from our lab defining the importance of cytoskeletal stabilization and mitochondrial dysfunction in  degenerative tauopathy models, we are confident that these preliminary data provide a novel mechanistic insight  into ApoE4-­mediated neurodegeneration. These studies will highlight both the cellular and molecular roles of its  toxicity  to  fill  fundamental  gaps  in  our  understanding  of  this  important  AD  player.  My  proposal  also  takes  advantage  of  a  variety  of  experimental  approaches,  including  genetics,  molecular  biology,  cell  biology,  and  human  neuropathology.  Finally,  these  goals  and  approaches  will  expose  me  to  new  research  questions  and  techniques  to  complement  my  previous  training  and  prepare  me  for  independence  as  I  move  forward  in  my  career.