AMPA Receptor Ubiquitination and Pathological Synaptic Hyperexcitability
AMPA 受体泛素化和病理性突触过度兴奋
基本信息
- 批准号:10596721
- 负责人:
- 金额:$ 1.53万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-04-01 至 2024-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AMPA ReceptorsAcidsAcuteAddressAffectAntiepileptic AgentsBackBrainCalciumChronicClinical TrialsComplexDataDevelopmentDiseaseDrug resistanceEpilepsyEpileptogenesisFosteringFutureGenesGeneticGenetic TranscriptionGenetic studyGoalsHippocampus (Brain)HomeostasisHuman GeneticsIntentionIon ChannelKainic AcidKnock-outKnockout MiceMediatingMembraneMissense MutationModelingMolecularMusMutationNervous system structureNeuronsPathologicPatientsPermeabilityPersonsPharmaceutical PreparationsPharmacologyPhenotypePre-Clinical ModelPredispositionProtein IsoformsProteinsPublicationsPublishingRecurrenceRegulationResearchResearch PersonnelRoleSeizuresSignal TransductionSynapsesSynaptic TransmissionTP53 geneTemporal Lobe EpilepsyTumor Suppressor ProteinsUbiquitinationUnited StatesUp-RegulationWorkclinical practicedesignimprovedin vivomouse modelmutantnerve stem cellneuronal excitabilitynovelnovel therapeuticsreceptorsynaptic depressiontherapy developmenttherapy outcometraffickingubiquitin-protein ligase
项目摘要
Epilepsy affects 3 million people in the United States. Despite the development of current antiepileptic
drugs to raise seizure threshold, one-third of epilepsy patients either respond poorly to the drugs or remain drug-
resistant. Our research aims to facilitate the understanding neuronal excitability dysregulation in epilepsy with
the intention to improve therapeutic outcome. We focus on α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic
acid receptor (AMPA receptor; AMPAR), the most abundant receptor in the nervous system and one of the well-
studied excitatory synaptic proteins. Elevated levels of AMPAR have been observed in epilepsy patients, and
pharmacologically inhibiting AMPAR has been used in clinical practice for alleviating epilepsy. Despite all these
facts, it remains unclear how the homeostasis of AMPAR mediates brain excitability and how dysregulated
AMPAR contributes to epilepsy. We recently identified a novel ubiquitin E3 ligase for the GluA1 subunit of
AMPAR, neural precursor cell expressed developmentally downregulated gene 4-like (Nedd4-2). Nedd4-2 is
encoded by an epilepsy-associated gene, in which three missense mutations have been identified in patients
with epilepsy. Our recent publication demonstrated that Nedd4-2 mediates neuronal and brain excitability in an
AMPAR-dependent manner (Zhu et al., PLOS Genetics, 2017). However, it remains unknown (1) whether and
how Nedd4-2 modulates AMPAR to affect excitatory synaptic transmission; and (2) how epilepsy-associated
mutations affect the functions of Nedd4-2 in this regard. Aim 1 and Aim 2 are designed to answer these questions.
Nedd4-2 is a target gene of, and transcriptionally repressed by, the tumor suppressor p53. Our work showed
that inhibition of p53 reduces acute seizure susceptibility in mice in a Nedd4-2-dependent manner. This finding,
together with our previous work, suggests p53-Nedd4-2 as a novel signaling axis to maintain brain excitability
presumably through limiting AMPAR. Aim 3 will study the regulation of p53-Nedd4-2 signaling and AMPAR
ubiquitination using a preclinical model of temporal lobe epilepsy in mice, and determine the roles of p53-Nedd4-
2 signaling in epileptogenesis in this model. Successfully accomplishing this project will improve the
understanding of ion channel dysregulation in epilepsy and foster future development of therapies in treating
epilepsy.
在美国,癫痫症影响着 300 万人。尽管目前抗癫痫药物的发展
药物来提高癫痫发作阈值,三分之一的癫痫患者要么对药物反应不佳,要么仍然处于药物滥用状态。
抵抗的。我们的研究旨在促进了解癫痫中的神经元兴奋性失调
改善治疗结果的意图。我们专注于α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸
酸受体(AMPA 受体;AMPAR)是神经系统中最丰富的受体,也是最常见的受体之一。
研究兴奋性突触蛋白。在癫痫患者中观察到 AMPAR 水平升高,并且
药物抑制 AMPAR 已在临床实践中用于缓解癫痫。尽管有这一切
事实上,目前尚不清楚 AMPAR 的稳态如何介导大脑兴奋性以及如何失调
AMPAR 会导致癫痫。我们最近发现了一种新的泛素 E3 连接酶,用于 GluA1 亚基
AMPAR,神经前体细胞表达发育下调基因 4 样 (Nedd4-2)。 Nedd4-2 是
由癫痫相关基因编码,在患者中发现了三个错义突变
患有癫痫。我们最近发表的文章表明,Nedd4-2 介导神经元和大脑的兴奋性
AMPAR 依赖方式(Zhu 等人,PLOS Genetics,2017)。然而,目前尚不清楚 (1) 是否和
Nedd4-2 如何调节 AMPAR 以影响兴奋性突触传递; (2) 癫痫与癫痫有何关联
突变影响 Nedd4-2 在这方面的功能。目标 1 和目标 2 旨在回答这些问题。
Nedd4-2 是肿瘤抑制因子 p53 的靶基因,并受其转录抑制。我们的工作表明
p53 的抑制以 Nedd4-2 依赖性方式降低小鼠急性癫痫发作的易感性。这一发现,
结合我们之前的工作,表明 p53-Nedd4-2 作为维持大脑兴奋性的新型信号轴
大概是通过限制 AMPAR 来实现的。目标 3 将研究 p53-Nedd4-2 信号传导和 AMPAR 的调节
使用小鼠颞叶癫痫临床前模型进行泛素化,并确定 p53-Nedd4- 的作用
2 该模型中癫痫发生的信号传导。该项目的成功完成将提高
了解癫痫离子通道失调并促进治疗方法的未来发展
癫痫。
项目成果
期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
C2-lacking isoform of Nedd4-2 regulates excitatory synaptic strength through GluA1 ubiquitination-independent mechanisms.
Nedd4-2 缺乏 C2 亚型通过 GluA1 泛素化独立机制调节兴奋性突触强度。
- DOI:10.1111/jnc.14840
- 发表时间:2019
- 期刊:
- 影响因子:4.7
- 作者:Zhu,Jiuhe;Lee,KwanYoung;Jong,TiffanyT;Tsai,Nien-Pei
- 通讯作者:Tsai,Nien-Pei
Dysregulation and restoration of homeostatic network plasticity in fragile X syndrome mice.
- DOI:10.1016/j.neuropharm.2018.06.011
- 发表时间:2018-08
- 期刊:
- 影响因子:4.7
- 作者:Jewett KA;Lee KY;Eagleman DE;Soriano S;Tsai NP
- 通讯作者:Tsai NP
E3 ubiquitin ligase Nedd4-2 exerts neuroprotective effects during endoplasmic reticulum stress.
- DOI:10.1111/jnc.15567
- 发表时间:2022-03
- 期刊:
- 影响因子:4.7
- 作者:Lodes DE;Zhu J;Tsai NP
- 通讯作者:Tsai NP
Amyloid beta induces Fmr1-dependent translational suppression and hyposynchrony of neural activity via phosphorylation of eIF2α and eEF2.
- DOI:10.1002/jcp.30754
- 发表时间:2022-07
- 期刊:
- 影响因子:5.6
- 作者:Lizarazo, Simon;Yook, Yeeun;Tsai, Nien-Pei
- 通讯作者:Tsai, Nien-Pei
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