Projektbeschreibung
Neuronaler Botendienst kann vielleicht mehr als nur Waren liefern
Messenger-RNA (mRNA) transportiert genetische Informationen vom Zellkern in das Zytoplasma, wo diese an Ribosomen abgelesen und für den Bau von Proteinen verwendet werden. Wie bestimmen äußerst komplexe Zellen, beispielsweise Neuronen, wo und wann eine Proteinsynthese geschehen soll? Im Forschungsbereich, der sich mit dieser Frage beschäftigt, herrscht nach wie vor hohe Aktivität. Das EU-finanzierte Projekt AXONENDO baut auf der Entdeckung auf, dass in den Axonen von Neuronen mRNA und Ribosomen auf beweglichen Vesikeln, die Endosomen genannt werden, vorzufinden sind und möchte dadurch herausfinden, welche Mechanismen der Entwicklung und der neuronalen Funktion vorliegen und welche Rolle die mRNA und Ribosomen dabei spielen. Der endosomale Transport in Axonen und Dendriten fungiert wie ein neuronaler Bote für die schnelle und effektive Warenlieferung von einem Ort zum nächsten. Die neuen Erkenntnisse deuten darauf hin, dass ihm auch beim Austausch der lokalen Proteinexpression als Reaktion auf extrazelluläre Faktoren eine Bedeutung zukommen könnte.
Ziel
Neurons are morphologically complex cells that rely on highly compartmentalized signaling to coordinate cellular functions. The endocytic pathway is a crucial trafficking route by which neurons integrate, spatially process and transfer information. Endosomal trafficking in axons and dendrites ensures that required molecules and signaling complexes are present where and when they are functionally needed thus fulfilling essential roles in neuronal physiology. Our recent work has revealed the presence of mRNAs and ribosomes on endosomes in axons, raising the exciting possibility that these motile organelles also directly modulate the local proteome by controlling de novo protein synthesis. However, the mechanisms by which endosomes regulate mRNA translation in neurons is unknown. Moreover, the roles of endosome-mediated control of protein synthesis in neuronal development and function have not been investigated. Here, we propose to bridge this knowledge gap by elucidating links between the endocytic pathway and local protein synthesis in neurons, focusing on their functional relationship in axons. By combining genome-wide analysis, genetic tools, state-of-the-art imaging techniques and the use of Xenopus and mouse vertebrate models, we plan to address the following fundamental questions: (i) What are the mRNAs associated with endosomes and does endosomal trafficking regulate their axonal localization? (ii) Does the endocytic pathway mediate the selective translation of axonal mRNAs in response to extracellular factors? (iii) What are the endosome-associated RNA-binding proteins, and what is the effect of perturbing these associations on axonal development and maintenance in vivo? (iv) Does impaired endosomal regulation of axonal mRNA localization and translation cause axonopathies? Answering these questions will set strong foundations for this new area of research and can provide a new angle in our comprehension of neuropathies in need of novel therapeutic strategies.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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