Descripción del proyecto
El sexo, los gusanos y la evitación nos pueden enseñar algo sobre las enfermedades neurodegenerativas
Los hombres y mujeres de la misma especie a menudo presentan diferencias más allá de sus órganos reproductores, como el tamaño, la coloración y el comportamiento. Los dimorfismos que surgen como respuesta a las señales ambientales también se han vinculado con diferencias entre sexos en los procesos patológicos, especialmente en el caso de las enfermedades neurológicas. Científicos del proyecto financiado con fondos europeos DimorphicCircuits están utilizando «C. elegans» como sistema modelo para profundizar en las diferencias relacionadas con el sexo en el sistema nervioso y en el comportamiento de evitación mediado por neuronas. «C. elegans» es el único organismo para el cual se ha trazado un mapa completo de todo el sistema nervioso. Se conocen las 302 neuronas y las 56 células gliales del gusano adulto y sus sinapsis. DimorphicCircuits tiene previsto utilizar métodos de alta tecnología en un sistema sencillo para desvelar de qué manera modula el sexo los circuitos neuronales.
Objetivo
In sexually reproducing species, males and females respond to environmental sensory cues and transform the input into sexually dimorphic traits. These dimorphisms are the basis for sex-biased phenotypes in many neurological diseases. Yet, complete understanding of the underlying mechanism is still missing. How does the sexual identity impose molecular changes to individual neurons and circuits? What are the sex-specific synaptic changes that occur during development in these circuits? We recently demonstrated a sexually dimorphic dimension of neuronal connectivity: neurons belonging to a shared nervous system rewire in a sex-specific manner to generate sexually dimorphic behaviors. New findings from our lab further reveal a significant difference in the way the two sexes in the nematode C. elegans respond to aversive stimuli. These dimorphic responses are mediated via sex-shared circuits that receive similar environmental input, yet respond differently.
Building on our exciting preliminary results, we seek to elucidate how genetic sex modulates neuronal function, neural circuit dynamics and behavior during development. This proposal will pursue three complementary objectives: (i) Map the repertoire of sexually dimorphic avoidance behaviors; (ii) Study the synaptic basis for the development of sexually dimorphic circuits; and (iii) Elucidate the molecular basis of sexually dimorphic neuronal circuits. These mechanisms can only be currently resolved in C. elegans, where the entire connectome of the nervous system for both sexes has been mapped. Using cutting-edge optogenetics, calcium imaging, activity-dependent trans-synaptic labeling, genetic screens and single-cell transcriptome analysis we will shed light on the elusive connection between genes, circuits and behavior. Understanding how genetic sex modulates neuronal circuits will aid in the development of novel gender-specific therapies.
Ámbito científico
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-STG - Starting GrantInstitución de acogida
7610001 Rehovot
Israel