Biology and Engineering of Botulinum Neurotoxins.

肉毒杆菌和神经毒素是七种常见细菌毒素(BONT/A--G)的一个家族成员。 家庭医疗已经被广泛地用于治疗一系列日益严重的医疗疾病。 在之前的一个资金周期中，我们已经开展了第一次全面的资金使用效果调查。 BoNTs依赖于神经细胞的存活能力。我们已经确定了两种主要毒素，Bbont/C和Bbont/E，它们可以诱导。 神经元的死亡。我们进一步证实，神经元的死亡可能是由于血浆的阻断。 这些调查结果将开启一条新的调查路线，以供参考。 毒素和生物学研究揭示了一种全新的膜和循环利用过程，这是神经细胞生存所必需的。 在这些发现之后，我们进一步发现，淀粉样蛋白前体蛋白(APP)是一种重要的蛋白质。 大多数膜的回收利用过程都被机器人阻止了。在这里，我们可以提出一种机械性的回收利用研究。 从分子水平上阐明这一关键的膜回收利用过程，我们也将继续利用。 BoNTs是一款全新的应用程序开发工具，可以解决与应用程序回收/处理相关的关键技术问题，并进行探索。 这个应用程序在运动中的潜在作用发生在我们的神经末梢。最后，我们回顾了我们目前的研究。 已经确定，SNAP-25是神经元的必需品，它被Bbont/A、JC、和JE切割。 生存能力和应用程序的回收。这一发现引发了人们对其长期使用的重大安全问题的担忧。 由于使用了世界上最主要的治疗用药毒素Bbont/A，这促使我们开始开发替代治疗药物。 毒素是通过蛋白质工程产生的。 我们提出的这项研究将为我们提供一个关于BNTs对中国的影响的机械性和理解性的框架。 这些神经元的生存能力可能会为他们的应用程序和生物学带来新的洞察力。他们也将解决这些问题。 人们对目前主要的治疗性药物的长期安全性表示担忧，并计划开发一种新的药物。 一代又一代的治疗性毒素对人类的疗效和安全性都有所提高。

Botulinum neurotoxins are a family of seven bacterial toxins (BoNT/A-­G). Members of the BoNT  family  have  been  widely  utilized  for  treating  a  growing  list  of  medical  conditions.  During  our  previous  funding  cycle,  we  carried  out  the  first  comprehensive  investigation  of  the  effect  of  BoNTs on survival of neurons. We identified two of the toxins, BoNT/C and BoNT/E, that induce  death  of  neurons.  We  further  established  that  neuronal  death  is  due  to  blockage  of  a  plasma  membrane  recycling  process  by  BoNT/C  and  E.  These  findings  open  a  new  line  of  inquiry  on  toxin biology and reveal a novel membrane recycling process essential for neuron survival.   Following these findings, we further found that amyloid precursor protein (APP) is a major cargo  of the membrane recycling process blocked by BoNTs. Here we propose mechanistic studies to  elucidate  this  essential  membrane  recycling  process  at  the  molecular  level.  We  will  also  utilize  BoNTs  as  a  novel  tool  to  address  key  questions  about  APP  recycling/processing  and  explore  the  potential  role  of  APP  in  BoNT  action  at  nerve  terminals.  Finally,  our  current  studies  established  that  SNAP-­25,  which  is  cleaved  by  BoNT/A,  C,  and  E,  is  essential  for  neuron  survival  and  APP  recycling.  This  finding  raised  a  significant  safety  concern  regarding  long-­term  use of the major therapeutic toxin BoNT/A, which prompted us to develop alternative therapeutic  toxins through protein engineering.   Our  proposed  studies  will  provide  a  mechanistic  understanding  of  the  effect  of  BoNTs  on  survival  of  neurons  and  may  yield  novel  insights  into  APP  biology.  They  will  also  address  concerns  about  the  long-­term  safety  of  current  therapeutic  toxins  and  aim  to  develop  a  new  generation of therapeutic toxins with improved efficacy and safety in humans.