FMRP蛋白通过调控RNP颗粒形成及运输影响脆性X染色体综合征神经元兴奋性的机制研究
批准号:
32100769
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李盟
依托单位:
学科分类:
分子与细胞神经生物学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李盟
中文摘要
脆性X染色体综合征(FXS)是最常见的遗传性单基因智力障碍疾病之一,由FMRP蛋白缺失引起,在神经元模型中,FMRP缺失导致神经元兴奋性异常,但机制尚未阐明。FMRP是RNA结合蛋白,申请者前期研究表明,FMRP在人神经细胞中结合大量mRNA,但FMRP如何调控这些靶mRNA进而影响神经元兴奋性仍不明确,该调控机制对阐明FXS疾病发生机制有关键意义。申请者近期研究显示,FMRP分布于神经突起的RNP颗粒中,且可影响RNP颗粒形成。申请者由此推测,FMRP通过调控RNP颗粒影响其靶mRNA及神经元功能。本研究拟利用高清荧光显微成像、活细胞荧光成像等技术,深入探讨:1)FMRP调控神经元中RNP颗粒的形成;2)FMRP通过与马达蛋白相互作用调控RNP颗粒的运输;3)RNP颗粒异常导致FXS神经元兴奋性异常。研究结果将促进了解FMRP调控其靶mRNA的分子机制,帮助阐明FXS的疾病发生机制。
英文摘要
Fragile X Syndrome (FXS) is one of the most common inherited intellectual disability. FXS is caused by loss of FMRP protein. In FXS neuron models, loss of FMRP leads to neuronal hyperexcitability. However, the mechanisms underlying FXS and neuronal hyperexcitability are unclear. FMRP is an RNA-binding protein. Our previous studies indicate that FMRP binds many mRNAs in human neural cells. However, as a key question in understanding FXS, how FMRP regulates its target mRNAs is not fully understood. Our pilot experiments suggest that FMRP is localized in ribonucleoprotein (RNP) granules in human neurons. And latest publications show that FMRP facilitate formation of RNP granule-like droplets in cell-free solutions. Therefore, we hypothesize that FMRP regulates neuronal activities through modulating RNP granules. In this proposal, we plan to explore mechanisms underlying FMRP regulation of RNP granules and the contribution of RNP granules dysregulation to neuronal hyperexcitability, including: 1) regulation of RNP granule formation by FMRP; 2) regulation of RNP granule transportation by FMRP through interaction with motor proteins; 3) contribution of RNP granule abnormality to neuronal hyperexcitability in FXS. This study will help further understand the mechanisms underlying regulation of mRNAs by FMRP and provide insights into molecular and cellular mechanisms underlying FXS.
FMRP蛋白由FMR1基因编码,是在脑中富集的RNA结合蛋白,该蛋白的缺失导致脆性X染色体综合征(FXS),FXS是最常见的遗传性智力障碍疾病之一,也是单基因导致的自闭症谱系疾病之一。FMRP的功能以及该蛋白的缺失如何导致神经发育障碍仍不清楚,尤其在人神经元中的研究有限。我们以人多能干细胞(hPSC)诱导分化的神经干细胞和神经元为模型,研究发现:(1)FMRP分布于神经突起内的RNP颗粒内。通过RNAscope方法分析,发现FMR1 mRNA在神经元胞体和树突中也都有分布。在发育期的人神经元中,FMR1基因5’-UTR中的CGG重复序列影响其mRNA在胞体和树突见的分布。通过MS2报告基因实验,验证了CGG重复序列对mRNA分布的影响。(2)FMRP蛋白的缺失导致人神经元表现有兴奋性过度,线粒体结构异常,线粒体膜电位、ATP合成等功能下降。(3)CLIP-seq组学结合生物信息分析发现,在人神经元中FMRP通过结合RACK1基因的mRNA。基因敲降等实验表明,FMRP调控RACK1蛋白水平,进而影响神经元的兴奋性和线粒体功能。(4)免疫共沉淀结合蛋白组学分析发现,人神经元中CNOT1与FMRP互作。基因敲降和RNA半衰期实验等显示CNOT1与FMRP共同调控RACK1 mRNA的降解,从而增加神经元中的RACK1蛋白水平。(5)通过分析脑挫伤后的单细胞测序结果发现,非经典神经因子MDK、PTN及PSAP显著上调,提示其可能促进神经损伤后的神经修复。利用人多能干细胞分化为神经干细胞及神经元模型,验证了这些神经因子显著增加神经干细胞的增值,促进神经元的分化。总之,本研究利用人多能干细胞诱导分化的神经细胞,揭示了FMRP缺失导致神经元线粒体和电生理活动异常的机制,为FXS疾病的干预和治疗提供了新的靶点。
西替利嗪抑制HRH1受体及内质网应激而减少缺血性脑卒中导致的神经元死亡和损伤机制研究
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批准号:82371401
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项目类别:面上项目
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资助金额:49万元
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批准年份:2023
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负责人:李盟
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依托单位:
国内基金
海外基金