CREB Transkriptionale Aktivität in Neuronen Durch Mehrfache, Calcium-spezifische Ereignisse Phosphorylierung Reguliert

Neuron. Apr, 2002  |  Pubmed ID: 11970864

Zeitraffer-Abbildung Eines Dynamischen Phosphorylierung-abhängige Protein-Protein-Interaktion in Säugerzellen

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Nov, 2002  |  Pubmed ID: 12415118

Molekulare Mechanismen Der Autismus: Eine Mögliche Rolle Für Ca2 + Signalisieren

Current Opinion in Neurobiology. Feb, 2007  |  Pubmed ID: 17275285

Autismus-Spektrum-Störungen (ASD) sind eine Gruppe von Entwicklungsstörungen, gekennzeichnet durch soziale und emotionale Defizite, Beeinträchtigungen der Sprache und Stereotype Verhaltensweisen, die im frühen postnatalen Leben manifestieren. Die molekularen Mechanismen, die ASD zugrunde liegen, sind nicht bekannt, aber mehrere jüngste Entwicklungen legen nahe, dass einige Formen von Autismus durch Ausfälle bei leistungsabhängige Regelung der neuronalen Entwicklung verursacht werden. Mutationen von mehreren Spannung-Gating und ligandengesteuerte Ionenkanäle, die neuronale Erregbarkeit und Ca2 + Signalisierung regulieren wurden Autismus zugeordnet. Darüber hinaus Ca2 +-reguliert Signalisierung-Proteine Synapse Formation und dendritischen Wachstums haben im ASD impliziert worden. Diese jüngste Fortschritte schlagen einen Satz Bahnen, die eine Rolle bei der Erzeugung dieser zunehmend verbreiteten Erkrankungen haben könnte zu signalisieren.

Kalzium-Kanäle Leuchten

Nature Chemical Biology. Jul, 2007  |  Pubmed ID: 17576420

Der Tumor-Suppressor-eIF3e Vermittelt Die Kalzium-abhängige Verinnerlichung Von Der L-Typ-Kalzium-Kanal CaV1.2

Neuron. Aug, 2007  |  Pubmed ID: 17698014

Spannung-Gating Kalzium-Kanäle (VGCCs) wandeln elektrischen Aktivität in Kalzium (Ca2 +)-Signale, die zelluläre Erregbarkeit, Differenzierung und Konnektivität zu regulieren. Das Ausmaß und die Kinetik der Ca2 +-Signale hängen von der Anzahl der VGCCs an der Plasmamembran, aber über die Regulierung der Golfzielorten Oberfläche Ausdruck ist wenig bekannt. Wir berichten, dass die elektrische Aktivität Ursachen Internalisierung des L-Typ Ca2 +-Kanal (LTC) CaV1.2 und dies durch Bindung an den Tumorsuppressor eIF3e/Int6 (eukaryotischen Einleitung Faktor 3 Untereinheit e) vermittelt wird. Mit Totalreflexion Mikroskopie, identifizieren wir eine Bevölkerung von CaV1.2 mit Endosomen, deren rasche Menschenhandel stark von Ca2 + reguliert wird. Wir definieren eine Domäne in der II-III-Schleife der CaV1.2, die eIF3e bindet und ist entscheidend für die Aktivität-Abhängigkeit von Kanal Internalisierung und Endosomen Menschenhandel. Diese Erkenntnisse bieten einen Mechanismus für leistungsabhängige Internalisierung und den Handel mit CaV1.2 und stellen eine verlockende Verbindung zwischen Ca2 +-Homöostase und einem Säugetier-Onkogen.

TrpC3 Regelt Hypertrophie-assoziierten Genexpression, Ohne Auswirkungen Auf Die Muskelfaser Beating Oder Zelle Größe

PloS One. 2007  |  Pubmed ID: 17726532

Pathologische Herzhypertrophie ist mit einem erhöhten Risiko von Herzinsuffizienz und kardiovaskuläre Mortalität verbunden. Kalzium (Ca(2+))-regulierter Genexpression ist essentiell für die Induktion von Hypertrophie, aber es ist nicht bekannt, wie Myocytes unterscheiden die Ca(2+) Signale, die Kontraktion zu regulieren, und jene, die zu einer Herzhypertrophie führen. Wir haben in-vitro-neonatalen Ratte ventrikulären Myozyten einen RNA-Interferenz (RNAi)-Bildschirm für Ionenkanäle durchführen, die Ca(2+)-abhängigen Genexpression in Reaktion auf Hypertrophe Reize vermitteln. Wir identifiziert mehrere Ionenkanäle, die Hypertrophe Genexpression, einschließlich transient Receptor Potential verknüpft sind C3 (TrpC3). RNAi-vermittelte Niederschlag von TrpC3 verringert Ausdruck der Hypertrophie-assoziierten Gene wie die und B-Typ natriuretisches Peptid (ANP und BNP) als Reaktion auf zahlreiche Hypertrophe Reize, während TrpC3 Überexpression BNP Ausdruck erhöht. Darüber hinaus erhöhen Impulse, die Hypertrophie dramatisch zu induzieren TrpC3 mRNA-Level. Allem während TrpC3-Niederschlag Genexpression zugeordnete Hypertrophie stark reduziert, hat es einen vernachlässigbaren Effekt auf Zellengröße und Muskelfaser schlagen. Diese Ergebnisse vorschlagen, dass Ca(2+) Zustrom durch TrpC3 Kanäle erhöht die Transkription von Genen, die zugeordnete Hypertrophie regelt nicht die Signalwege, die Zellgröße oder Kontraktion zu steuern. TrpC3 kann somit ein wichtiges therapeutisches Ziel für die Behandlung von Herzhypertrophie und Herzinsuffizienz vertreten.

STIM1-Clustern Und Aktiviert CRAC-Kanäle über Direkte Bindung Ein Cytosolisches Domain Auf Orai1

Cell. Mar, 2009  |  Pubmed ID: 19249086

Speicher zu betätigende Ca(2+) Kanäle aktiviert durch die Erschöpfung der Ca(2+) aus dem Endoplasmatischen Retikulum (ER) sind eine wichtige Ca(2+) Eintrag Weg in nonexcitable Zellen und unverzichtbar für T-ZELLAKTIVIERUNG und adaptiven Immunität. Nach Erschöpfung der Speicher der ER-Ca(2+)-Sensor STIM1 und die CRAC-Kanal-Protein Orai1 verteilen Sie an ER-Plasma Membran (PM) Kreuzungen, aber das Grundproblem der wie STIM1 den CRAC-Kanal an diesen Standorten aktiviert ist ungelöst. Hier erkennen wir eine minimal, stark konservierten 107-aa CRAC Aktivierungsdomäne (CAD) des STIM1, das direkt an der N und C Termini des Orai1 bindet den CRAC-Kanal zu öffnen. Gereinigte CAD bildet ein Tetramer, das CRAC Kanäle Technologiegruppe, aber Analyse STIM1 Mutanten zeigt, dass Kanal clustering nicht ausreichend für die Kanal-Aktivierung ist. Diese Studien stellen eine molekulare Mechanismen für Informationsspeicher zu betätigende Ca(2+) Eintrag in dem die direkte Bindung des STIM1 an Orai1 die Ansammlung und die Aktivierung von CRAC Kanäle an ER-PM Kreuzungen fährt.

STIM1 Und Calmodulin Interagieren Mit Orai1 Zu Ca2 +-abhängige Inaktivierung Von CRAC-Kanäle

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Sep, 2009  |  Pubmed ID: 19706428

Ca(2+)-abhängige Inaktivierung (CDI) ist ein wichtiger Regulator und Markenzeichen der zum Ca(2+) Freigabe aktiviert Ca(2+) (CRAC) Kanal, eine prototypische Speicher zu betätigende Ca(2+). Obwohl die Rollen des endoplasmatischen Reticulum Ca(2+) Sensors STIM1 und die Kanal-Untereinheit Orai1 CRAC Kanal Aktivierung gut verstanden zu werden, bleibt die molekulare Grundlage der CDI unklar. Vor kurzem haben wir definiert eine minimale CRAC Aktivierungsdomäne (CAD; Rückstände 342-448), das direkt an Orai1 gebunden, um den Kanal zu aktivieren. Überraschenderweise fehlt CRAC CAD-induzierte Ströme schnelle Inaktivierung, offenbart eine entscheidende Rolle für STIM1 gating dabei. Durch Kürzungen der in STIM1, ermittelten wir eine kurze Domain (Rückstände 470-491) C-terminalen, CAD, die für CDI benötigt. Dieser Bereich enthält eine Gruppe von 7 sauren Aminosäuren zwischen Rückstände 475 und 483. Neutralisierung von Aspartat oder Glutamat-Paaren in dieser Region entweder reduziert oder erweitert CDI, kombinierte Neutralisierung der sauren Rückstände sechs Inaktivierung vollständig beseitigt. Basierend auf Bioinformatik Vorhersagen über ein Calmodulin (CaM)-Bindungsstelle am Orai1, untersuchten wir auch eine Rolle für CaM in CDI. Wir identifiziert eine Membrane-proximale N-terminalen Domäne von Orai1 (Rückstände 68-91), die CaM Ca(2+)-abhängigen Weise bindet und Mutationen, die CaM Bindung beseitigen hebt CDI. Diese Studien identifizieren neuartiger Strukturelemente der STIM1 und Orai1, die für CDI und unterstützen ein Modell in der CaM handeln gemeinsam mit STIM1 und das N-Terminus der Orai1 um schnelle Inaktivierung von CRAC-Kanal zu erwähnen.

Induktion Von Protein-Protein Interaktionen in Lebenden Zellen Mit Licht

Nature Biotechnology. Oct, 2009  |  Pubmed ID: 19801976

Protein-Protein Interaktionen sind für viele zelluläre Prozesse unabdingbar. Wir haben eine Technologie namens Licht aktivierte Dimerisierung (LAD), künstlich Hetero Protein- und Homodimerization in lebenden Zellen mit Licht genau entwickelt. Mit Hilfe der Proteine FKF1 und GIGANTEA (GI) von Arabidopsis Thaliana, haben wir Protein-Tags erzeugt, deren Interaktion durch blaues Licht gesteuert wird. Wir bewiesen die Nützlichkeit dieses System mit LAD-Konstrukte, die die kleinen G-Protein-Rac1 auf der Plasmamembran zu rekrutieren und induzieren die lokale Bildung von Lamellipodium Reaktion auf fokale Beleuchtung. Wir generiert auch einen Licht-aktivierte Transkriptionsfaktor von fusing-Domänen der GI und FKF1 auf die DNA-Bindung des Gal4 und der Transactivation Domäne von VP16, bzw. zeigen, dass diese Technologie leicht an andere Systeme angepasst ist. Diese Studien Voraussetzungen für die für die Entwicklung der Licht-regulierten signalisierende Moleküle Steuern-Aktivierung, Synapse-Bildung und andere signalisierende Ereignisse in Organismen.

PIKfyve Regelt CaV1.2 Abbau- Und Excitotoxischem Zelltod Verhindert

The Journal of Cell Biology. Oct, 2009  |  Pubmed ID: 19841139

Spannung-Gating Ca(2+) Kanäle (VGCCs) spielen eine Schlüsselrolle in neuronale Signale, sondern können auch zur zellulären Dysfunktion und Tod unter pathologischen Bedingungen wie Schlaganfall und Neurodegenerative Krankheiten beitragen. Wir berichten, dass die Aktivierung von N-Methyl-D-Aspartic Acid-Rezeptoren verursacht Internalisierung und Abbau von Ca (V) 1.2 Kanäle, was zu verminderten Ca(2+) Eintrag und Toxizität reduziert. Ca (V) 1.2 Internalisierung und Abbau erfordert Bindung zu Phosphatidylinositol-3-Phosphat 5-Kinase (PIKfyve), ein Lipid-Kinase der Phosphatidylinositol (3,5) generiert-bisphosphat (PtdIns(3,5)P(2)) und regelt Endosom und Lysosom-Funktion. Dauerhafte Aktivierung der Glutamatrezeptoren Rekruten PIKfyve Ca (V) 1.2 Kanäle, steigert die zelluläre Ebenen von PtdIns(3,5)P(2) und fördert der Ca (V) 1.2 Lysosomen-targeting. Niederschlag des PIKfyve verhindert Ca (V) 1.2 Abbau und erhöht neuronale Anfälligkeit für Exzitotoxität. Diese Experimente identifizieren einen neuen Mechanismus, durch den Neuronen sind vor Exzitotoxität geschützt und bieten eine mögliche Erklärung für neuronale Tod Erkrankungen durch Mutationen, die PtdIns(3,5)P(2) Verordnung unberührt.

Mithilfe Von Licht Zu Kontrollieren, Die Kaskaden in Live Neuronen Signalisieren

Current Opinion in Neurobiology. Oct, 2010  |  Pubmed ID: 20850295

Die Komplexität der neuronalen Biologie zu verstehen, muss die Manipulation zellulärer Prozesse mit hoher Spezifität und räumlich-zeitliche Präzision. Die jüngste Entwicklung der synthetischen Foto-aktivierbaren Proteine entwickelt, mit die Licht-Sauerstoff-Spannung und Phytochroms Domänen bietet einen neuen Satz von Tools für genetisch gezielte optische Kontrolle der Zelle Signalisierung. Ihr modulares Design, Funktionsvielfalt, kontrolliert genau Aktivität und in-vivo Anwendbarkeit bieten viele Vorteile für die Erforschung der neuronalen Funktion. Obwohl die Entwicklung dieser Proteine ist noch eine große Herausforderung, die künftige Fortschritte in rational Protein-Design und ein tieferes Verständnis für ihre Photoaktivierung-Mechanismen wird die Entwicklung der nächsten Generation von Optogenetic Techniken ermöglichen.

Mit Induzierten Pluripotenten Stammzellen, Kardiale Phänotypen in Timothy-Syndrom Zu Untersuchen

Nature. Mar, 2011  |  Pubmed ID: 21307850

Personen mit angeborener oder erworbener Verlängerung des QT-Intervall oder long-QT-Syndrom (LQTS), laufen Gefahr lebensbedrohliche ventrikuläre Arrhythmie. LQTS kann ist häufig genetischen Ursprung aber auch verursacht oder verschlimmert durch Umweltfaktoren. Eine Missense-Mutation in der L-Typ-Kalzium-Kanal Ca (V) 1.2 führt zu LQTS bei Patienten mit Timothy-Syndrom. Um den Effekt der Timothy Syndrom Mutation auf die elektrische Aktivität und Kontraktion der menschlichen Cardiomyocytes zu erkunden, wir menschliche Hautzellen von Timothy-Syndrom-Patienten zum Generieren von induzierten pluripotenten Stammzellen umprogrammiert und differenziert diese Zellen in Cardiomyocytes. Elektrophysiologische Aufnahme und Calcium (Ca(2+)) imaging Studien dieser Zellen ergab unregelmäßige Kontraktion, überschüssige Ca(2+) Zustrom, anhaltende Aktionspotentiale, unregelmäßige elektrische Aktivität und abnorme Kalzium Transienten in ventrikuläre-ähnlichen Zellen. Wir fanden, dass Roscovitine, ein Mittel, das erhöht die Spannung-abhängigen Inaktivierung von Ca (V) 1.2 (Schiedsrichter 6-8), die elektrische wiederhergestellt und Ca(2+) signalisieren Eigenschaften von Cardiomyocytes von Timothy-Syndrom Patienten. Diese Studie bietet neue Möglichkeiten für die molekularen und zellulären Mechanismen der kardialen Arrhythmien bei Menschen zu studieren, und stellt eine robuste Assay für die Entwicklung neuer Medikamente zur Behandlung dieser Krankheiten.

LRRK2 Mutante IPSC Abgeleitete DA Neuronen Zeigen Erhöhten Anfälligkeit Für Oxidativen Stress

Cell Stem Cell. Mar, 2011  |  Pubmed ID: 21362567

Studien der Parkinson-Krankheit (PD) haben durch fehlenden Zugang zu betroffenen menschlichen dopaminergen (DA) Neuronen behindert worden. Hier berichten wir Generation von induzierten pluripotenten Stammzellen, die die p.G2019S Genmutation (G2019S-iPSCs) Leucin-Rich wiederholen Kinase-2 (LRRK2), die am häufigsten im Zusammenhang mit PD-Mutation und ihre Differenzierung in DA Neuronen zu tragen. Der hohe Penetranz die LRRK2-Mutation und seine klinische Ähnlichkeit mit sporadischen PD legen nahe, dass diese Zellen eine wertvolle Plattform für Krankheit-Analyse und Droge-Entwicklung bieten könnte. Wir fanden, dass DA Neuronen abgeleitet G2019S-iPSCs erhöhte Expression von Genen wichtige oxidative Stressantwort und α-Synuclein-Protein zeigte. Die mutierten Neuronen waren auch empfindlicher gegen Caspase-3 Aktivierung und Zelle Tod durch Exposition Agents, z. B. Wasserstoffperoxid, MG-132 und 6-Hydroxydopamine, als DA Neuronen Steuern zu betonen. Diese erhöhte Spannung Empfindlichkeit steht im Einklang mit bestehenden Verständnis der frühen PD Phänotypen und therapeutisches Ziel darstellt.

MicroRNA-vermittelte Umwandlung Von Menschlichen Fibroblasten in Neuronen

Nature. Aug, 2011  |  Pubmed ID: 21753754

Neurogene Transkriptionsfaktoren und evolutionär konservierte Signalwege sind gefunden worden, werden maßgeblich an der Bildung von Nervenzellen. Die instruktive Rolle der MicroRNAs (MiRNAs) in Neurogenese bleibt jedoch unerforscht. Wir haben vor kurzem entdeckt, dass MiR-9 * und MiR-124 anweisen kompositorische Änderungen von SWI/SNF-artigen BAF-Chromatin-Umbau-komplexen, ein Prozess, der für neuronale Differenzierung und Funktion wichtig. Kurz vor dem mitotischen Ausgang des neuronalen Vorläuferzellen, MiR-9 * und MiR-124 unterdrücken die BAF53a-Untereinheit der neuronalen Vorläuferzellen (Np) BAF Chromatin-Umbau-Komplex. Nach mitotische Ausfahrt BAF53a ersetzt durch BAF53b und BAF45a von BAF45b und BAF45c, die dann in Neuron-spezifische (n) BAF-komplexe notwendig für post-mitotic Funktionen integriert sind. Da MiR-9/9 * und MiR-124 auch Steuern mehrere Gene regulieren neuronale Differenzierung und Funktion, wir vorgeschlagen, dass diese MiRNAs neuronale Schicksal beitragen könnte. Hier zeigen wir diesen Ausdruck von MiR-9/9 * und MiR-124 (MiR-9/9 *-124) in menschlichen Fibroblasten induziert deren Umwandlung in Neuronen, ein Prozess, der durch NEUROD2 erleichtert. Weitere Zugabe von neurogenen Transkriptionsfaktoren, die ASCL1 und MYT1L verbessert die Umrechnung und die Reifung der konvertierten Neuronen, während Ausdruck dieser Transkription allein ohne MiR-9/9 Faktoren *-124 war unwirksam. Diese Studien zeigen, dass die genetische Schaltkreise mit MiR-9/9 *-124 kann eine instruktive Rolle in neuronalen Schicksal Bestimmung haben.

Verwenden IPSC Abgeleitete Neuronen, Zelluläre Phänotypen Assoziiert Mit Timothy Syndrom Aufzudecken

Nature Medicine. Dec, 2011  |  Pubmed ID: 22120178

Monogene Neurodevelopmental Störungen wichtige Einblicke in die Pathogenese der Krankheit und helfen uns zu verstehen, wie bestimmte Gene Kontrolle die Entwicklung des menschlichen Gehirns. Timothy-Syndrom wird verursacht durch eine Missense-Mutation in der L-Typ-Kalzium-Kanal Ca (V) 1.2 Entwicklungsverzögerung und Autismus zugeordnet ist. Wir erzielte kortikale neuronale Vorläuferzellen und Neuronen aus induzierten pluripotenten Stammzellen, die aus Personen mit Timothy-Syndrom. Zellen aus dieser Individuen haben Mängel an Kalzium (Ca(2+)) Signalisierung und leistungsabhängige Genexpression. Sie zeigen auch Anomalien bei Differenzierung, darunter verminderte Expression von Genen, die ausgedrückt werden, im unteren kortikalen Schichten und in callosal Projektion Neuronen. Darüber hinaus zeigen Neuronen abgeleitet von Personen mit Timothy-Syndrom, abnorme Ausdruck der Tyrosin-Hydroxylase und erhöhte Produktion von Noradrenalin und Dopamin. Dieser Phänotyp kann durch Behandlung mit Roscovitine, cyclin-abhängige Kinasehemmer und atypische L-Typ-Kanal-Blocker rückgängig gemacht werden. Diese Befunde liefern starke Beweis, dass Ca (V) 1.2 die Differenzierung der kortikale Neuronen beim Menschen regelt und bieten neue Einblicke in die Ursachen des Autismus bei Personen mit Timothy-Syndrom.