神经元应对过度活化纤毛驱动蛋白的机理研究
批准号:
32200612
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
20.0 万元
负责人:
解超
依托单位:
学科分类:
细胞极性与细胞运动
结题年份:
2024
批准年份:
2022
项目状态:
已结题
项目参与者:
解超
中文摘要
依赖于微管的分子马达OSM-3/KIF17是驱动蛋白2家族蛋白,参与并介导线虫感觉纤毛的构建和维持。体外实验表明,OSM-3-G444E的突变能够使其转换为持续性活化形式的分子马达。然而在体内,该突变则导致了与OSM-3蛋白缺失突变体完全相同的表型。我们初步的研究发现,线虫神经细胞内过度活化的OSM-3-G444E分子马达被限制在了胞体和纤毛以外的区域;双色荧光显微成像的结果显示,过度活化的分子马达与胶质细胞有共定位,提示OSM-3-G444E可能被排出神经元,而后通过内吞进入胶质细胞。利用正向遗传学筛选,申请人得到了OSM-3-G444E分子马达恢复定位在胞体和纤毛内的突变体。申请人将通过全基因组测序结合生物信息学分析的方法,克隆突变体基因,并利用超分辨荧光显微成像、电镜、蛋白质生化和测序平台阐明神经元应对过度活化纤毛驱动蛋白的机理。
英文摘要
OSM-3 is a kinesin II family member that builds cilia in sensory neurons of Caenorhabditis elegans. An OSM-3(G444E) point mutation was previously shown to convert this kinesin constitutively active in vitro. However, the G444E mutation produces a null-mutant like phenotype in vivo. We surprisingly found that the OSM-3(G444E) motor proteins are discarded from sensory neurons into their surrounding gilia cells. Our forward genetic screens have uncovered many mutations that restored the localization and motility of OSM-3(G444E) in sensory cilia. We are cloning these mutations and hope to illuminate the molecular regulation of hyperactive motor protein in the nervous system.
基于微管的驱动蛋白对于鞭毛内运输十分关键,然而这些蛋白的过度活化对于细胞功能则会产生不利影响。对此,本课题就一种组成型活化的纤毛驱动蛋白突变体OSM-3CA对线虫感觉纤毛的影响进行了探究。我们发现OSM-3CA并未像正常OSM-3蛋白一样定位在纤毛,而是在异常的神经突顶端通过与膜结构一起脱落的方式被“丢弃”。而后,临近的胶质细胞对释放出的OSM-3CA进行吞噬和清楚,遗传学实验表明此过程依赖于吞噬受体CED-1。通过遗传抑制子筛选,我们鉴定到了OSM-3CA马达结构域的突变和纤毛相关激酶DYF-5的突变,这些突变均能使OSM-3CA在纤毛内重新定位。通过进一步研究我们发现,OSM-3CA的构象变化阻止了其进入纤毛,并且OSM-3CA被感觉神经元丢弃需要它的过度活化。最后,我们的实验结果显示,线虫感觉神经元以相同的方式对一种临床上肌萎缩型侧索硬化症(ALS)相关的过度活化型的kinesin-1蛋白进行了处理,这表明我们所发现的这一神经元应对过度活化的纤毛驱动蛋白的方式是神经细胞调节过度活化型驱动蛋白的普遍机制。
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