自发性钙振荡调控星形胶质细胞突起极性生长的功能和分子机制研究
批准号:
32070700
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
洪智
依托单位:
学科分类:
细胞器及亚细胞结构、互作与功能
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
洪智
中文摘要
星形胶质细胞通过细长突起与神经和血管网络紧密接触,在神经环路形成及其功能维持中扮演重要角色。然而,星形胶质细胞突起极性生长的分子机制尚不明确。前期研究中,通过建立基于生理水平的钙操控方法和实现钙信号量化分析,我们发现,主要发生于突起部位的星形胶质细胞自发性钙振荡来源于内质网的钙释放,并能通过调控Protrudin和FYCO1/Rab7的互作,促进内体/溶酶体的外周运输。本项目将基于团队前期结果,通过钙信号量化分析和活细胞高分辨成像,结合细胞生化学分析,进一步研究自发性钙振荡调控的内体转运在胶质细胞突起形成中的作用。项目研究结果将初步揭示星形胶质细胞突起的形成过程及其极性生长的分子机制,为深入认识星形胶质细胞的生理功能,理解复杂神经网络环路的建立和相关疾病的发生机理,提供重要的理论参考。
英文摘要
Astrocytes, a major type of glial cells, are in close contact with both neurons and vasculature via their long fine processes, thus astroglial network, neuronal units together with brain vascular system form neuronal circuits which are essential for brain function. However, the underlying molecular mechanism of astrocytic process growth remains incompletely understood. Based on our established signal manipulation tool and calcium signal quantification algorithm, preliminary data showed that spontaneous calcium oscillation originates from ER, and promotes the peripheral translocation of endosomes/lysosomes via upregulating Protrudin interaction with FYCO1 and Rab7. With the combination of calcium signal quantification, high-resolution live cell imaging, and cytochemistry, our ongoing studies aim to elucidate the regulatory mechanism of spontaneous calcium oscillation on endosomal translocation, and its role in astrocytic process growth. By deciphering how processes are formed in astrocytes, this project will improve our understanding of astrocytic physiological functions, unravel the complexity of neuronal networks and provide a clue towards the pathogenesis of neuronal diseases.
星形胶质细胞的高度分支结构对维持大脑健康至关重要,涉及突触可塑性、血氧供应和神经回路形成等多个生理过程。星形胶质细胞通过其突触与血管和神经元系统接触,以确保神经网络的正常运作。星形胶质细胞内含有多种类型的细胞器,并呈现有不同形态的钙信号,如局部钙火花和全局钙波。然而,尚不清楚这些细胞器与钙信号通路如何协调发挥功能,钙信号如何调控细胞器群体在细胞内的精准分布,从而影响星形胶质细胞高度分支结构的形成、发育与维持,仍是未解的科学问题。本研究主要完成了一下三项内容。首先,我们意外发现了一种钙信号调控方法,并通过钙信号的精准量化软件,成功实现了在生理范围内对钙信号的增强。其次,我们揭示了两种不同钙信号形态对细胞器运输的调控作用,具体表现为局部钙火花加速细胞器运动,全局钙波则抑制细胞器的运动。最后,我们进一步解析了钙信号在星形胶质细胞内的生理功能,发现抑制钙活动会导致细胞器聚集在细胞核周围,并伴随星形胶质细胞形态的明显收缩。综上,本研究详尽解析了星形胶质细胞内不同钙信号形态的生理功能,并首次提出,局部钙火花推动细胞器运向细胞远端,促进星形胶质细胞高度分支的形成和维持。本项目的完成为深入认识星形胶质细胞的生理功能,理解复杂神经网络环路的建立和相关疾病的发生机理,提供重要的理论参考。
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