神经系统中大麻素CB1受体与周期性细胞骨架相互作用的机制和功能研究
批准号:
32100555
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:
李卉
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:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李卉
中文摘要
大麻素CB1受体是中枢神经系统中表达最丰富的GPCR之一,在多种生理及病理的调节中发挥着重要作用。然而,CB1受体在神经元中的超微分布特点及与细胞骨架蛋白网络的相互作用的机制和功能尚不清楚。在我们的前期研究中发现,CB1受体在神经元轴突上呈周期性分布,并具有与细胞骨架蛋白相似的周期性分布规律。据此,我们提出CB1受体与周期性细胞骨架存在一定的相互作用,并且这种相互作用能进一步介导CB1受体的下游信号通路。本课题拟采用超高分辨显微成像技术并结合活细胞成像,钙成像,核磁共振成像,分子生物学,生化细胞学,行为学手段研究CB1受体与周期性骨架蛋白的相互作用的分子机制,从细胞到个体跨尺度探索其相互作用的功能意义,为进一步阐释GPCRs在时空上的作用和机制,神经元周期性骨架结构的功能提供依据。
英文摘要
The cannabinoid receptor 1 (CB1) is one of the most widespread GPCRs expressed in central nervous system, which mediate several key biological functions. However, the ultrastructure of CB1 and the interaction with cytoskeleton in the nervous system remain controversial. Our preliminary data show that CB1 display a periodic 190-nm ultrastructure in axons with super-resolution fluorescence imaging method, resembling a previously discovered periodic cytoskeletal structure in neurons. Hereby, we raise the hypothesis that CB1 interact with membrane-associated periodic skeleton in axons and this interaction affected the cellular signaling of CB1. The current study intent to combine the super-resolution fluorescent microscopy, calcium imaging, magnetic resonance imaging, molecular biological methods and behavior test to investigate the molecular mechanism and cross-scaled function of interaction between CB1 and periodic cytoskeletal proteins. The novel cellular structure of CB1 and its association with cytoskeleton may shed light on the role and mechanism of GPCRs in space and time, and to provide further insights into the function of periodic skeleton structure in neurons.
大麻素CB1受体是中枢神经系统中表达最丰富的GPCR之一,在多种生理及病理的调节中发挥着重要作用。然而,CB1受体在神经元中的超微分布特点及与细胞骨架蛋白网络的相互作用的机制和功能尚不清楚。本课题拟采用超高分辨显微成像技术并结合活细胞成像,钙成像,核磁共振成像,分子生物学,生化细胞学,行为学手段研究CB1受体与周期性骨架蛋白的相互作用的分子机制,从细胞到个体跨尺度探索其相互作用的功能意义,为进一步阐释GPCRs在时空上的作用和机制,神经元周期性骨架结构的功能提供依据。本项目的结果揭示大麻素受体CB1沿轴突呈现周期性分布,并与膜相关周期骨架密切相关,揭示CB1受到激动剂激活后提高了相关信号通路转导效率; 利用小动物磁共振成像,从功能和结构两个层面在全脑范围内证明了CB1的慢性丧失与短期抑制有本质上的不同,短期抑制会微妙地重新连接大脑,但在很大程度上维持网络活动。我们的研究结果有助于解释CB1的病理突变(如慢性疼痛),及提供CB1抑制的副作用(如临床抑郁)的见解,因此有助于CB1相关药物的临床前研究。另外还利用功能磁共振成像(fMRI)和双光子成像评估大脑能量利用效率,利用氘磁共振波谱技术绘制葡萄糖在脑内的动态变化,并结合静息态功能磁共振成像,观察全脑的功能连接变化,以探究GPCRs在小鼠大脑糖代谢中的生理作用。这些结果为GPCRs的结构功能在个体宏观层面上的研究提供了理论支持。
国内基金
海外基金