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) 最强的遗传风险因素，并且是  也与脑外伤后的不良后果有关。  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。 神经元在受伤和压力时也会表达 ApoE  它会导致神经毒性级联反应，最终导致神经退行性变。 尽管我们不断成长  了解 AD 发病机制中的其他蛋白质，ApoE4 有助于的机制  神经毒性尚不清楚。  果蝇遗传学的最新进展现在使我们能够评估  ApoE 细胞来源通过独立操纵对神经退行性变和行为的贡献  神经胶质和神经元的表达。  初步数据表明，神经元 ApoE 表达诱导 ApoE4  我们的果蝇 tau 蛋白病模型中存在亚型特异性神经变性。 此外，ApoE4 表达会导致  成年果蝇大脑中的细胞骨架和线粒体异常。 根据这些结果，我们假设  ApoE4 神经毒性是通过其细胞来源以及稳定肌动蛋白和损害的能力来控制的  线粒体动力学。 通过在果蝇中使用遗传工具和尸检  人体组织，我们的提案旨在 1) 比较神经元与神经胶质 ApoE 的神经变性  表达，2) 研究 ApoE4 特异性的肌动蛋白稳定性和线粒体异常  神经变性，3) 检查 ApoE4 阳性人类 AD 组织中的这些相同变化。 基于  我们实验室之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新颖的机制见解  进入 ApoE4 介导的神经变性。 这些研究将强调其细胞和分子作用  毒性填补了我们对这个重要 AD 玩家理解的根本空白。  我的建议也需要  各种实验方法的优势，包括遗传学、分子生物学、细胞生物学，以及  人类神经病理学。  最后，这些目标和方法将使我接触新的研究问题和  技术来补充我之前的训练，并为我在前进中的独立性做好准备  职业生涯。

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.