 |
Gap junction alkotó connexin fehérje expressziót befolyásoló külső és belső tényezők.
|
súgó 
nyomtatás 
|
Ezen az oldalon az NKFI Elektronikus Pályázatkezelő Rendszerében nyilvánosságra hozott projektjeit tekintheti meg.
vissza »
|
| |
Projekt adatai |
|
|
| azonosító |
105247 |
| típus |
K |
| Vezető kutató |
Völgyi Béla |
| magyar cím |
Gap junction alkotó connexin fehérje expressziót befolyásoló külső és belső tényezők. |
| Angol cím |
Extrinsic and intrinsic factors determine expression levels of gap junction forming connexins in the mammalian retina. |
| magyar kulcsszavak |
elektromos szinapszis, gap junction, retina, cirkadián ritmus, egyedfejlődés, adaptáció |
| angol kulcsszavak |
electrical synapse, gap junction, retina, circadian rhythm, development, adaptation |
| megadott besorolás |
| Sejtszintű és molekuláris neurobiológia (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma) | 100 % | | Ortelius tudományág: Neurobiológia |
|
| zsűri |
Idegtudományok |
| Kutatóhely |
Kísérletes Állattani és Neurobiológiai Tanszék (Pécsi Tudományegyetem) |
| résztvevők |
Kovács-Öller Tamás
|
| projekt kezdete |
2012-09-01 |
| projekt vége |
2017-08-31 |
| aktuális összeg (MFt) |
29.130 |
| FTE (kutatóév egyenérték) |
6.00 |
| állapot |
lezárult projekt |
magyar összefoglaló A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Minden agyi struktúrában a gap junctiont/elektromos szinapszist alkotó connexin (Cx) fehérjék igen fontosak a neuronok közötti információ továbbításában. Bár az elektromosan kapcsolt neuronális hálózatok léte ismert, jelentőségüket jócskán alulbecsülték a múltban. Napjainkban azonban a gap junction témájú munkák újra a reneszánszukat élik és világossá vált, hogy a gap junctionok fontosak a neuronális jelátvitelben, egyedfejlődésben és a sejtöregedési, sejthalálozási és sejtprotekciós folyamatokban. Talán a legelegánsabb rendszer a retina, ahol mind az öt sejtosztály elemei alkotnak elektromos szinapszisokat. A három legismertebb retinális gap junction Cx alegység a Cx36, a Cx45 és Cx57 eloszlása emlősökben jól ismert. Az is tudott, hogy a Cx-ok működőképessége és az általuk alkotott csatornák kapuzása enzimatikus modulációs kontroll alatt áll. Ezeket a kontrolláló mechanizmusokat belső (egyedfejlődési, circadián) és/vagy külső (fényadaptációs) faktorok iniciálják. Ugyanakkor nem ismert, hogy Cx funkcionalitást befolyásolja-e a gén expresszió mértéke, illetve a mRNS-ből induló protein transzláció mértékének szabályozása. A fenti munkában azt fogjuk vizsgálni, hogy egyedfejlődés, cirkadián ritmicitás, illetve fényadaptációs változások indukálnak-e változást a retinális Cx mRNS-ek és fehérje alegységek termelődésében. Mivel az elektromos szinapszisokat számtalan klinikai kondícióval hozzák összefüggésbe, ezért későbbi, retinális degenerációkat (diabetikus retinopátia, zöldhályog, retinitisz pigmentóza es időskori makuláris degeneráció) vizsgáló állatkísérleteinkhez ezen pályázat eredményei kiindulási pontul fognak szolgálni
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
A munka pontos célkitűzései:
1. Az IPL specifikus Cx45, az OPL specifikus Cx57 és a retina mindkét rostos rétegében található Cx36 mRNS-enek és fehérje alegységeinek, valamint a transzlációt potenciálisan befolyásoló miRNS elemeknek az expressziójára irányuló vizsgálatok a patkány retina posztnatális egyedfejlődése során.
2. Fényadaptáció indukálta Cx36, Cx45 és Cx57 connexin fehérje, mRNS és transzlációt kontrolláló miRNS expressziós szintjeinek változásának leírása.
3. A Cx36, Cx45 es Cx57 fehérje alegységek, mRNS transzkripciós termékek expressziójának circadián ritmus szerinti változásának megfigyelése.
A kísérletes munka eredményei fényt vetnek alapvető molekuláris folyamatokra, valamint feltárják azt is, hogy a szenzoros szervek működését hogyan befolyásolják egyes környezeti tényezők.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
Hasonlóan egyéb agyi struktúrához, az emlős retina neuronhálózataiban is a gap junction-ok nagyon fontos szerepet töltenek be. Ugyan az emlős retina gap junction alkotó Cx36, Cx45 és Cx57 fehérje alegységeinek eloszlási mintázatai, valamint a gap junction kapuzást befolyásoló sejten belüli mechanizmusok részben feltártak, de az kevésbé ismert, hogy a posztnatális egyedfejlődés, a circadián és/vagy fényadaptációs változások kihatnak-e a Cx mRNS-ek és a fehérje termékek termelődésére.
Az alábbi munka várható eredményei nagy lépést jelentenek afelé, hogy:
(i) megértsük azokat a poszttranszkripciós folyamatokat, amelyek a retinális Cx expressziót befolyásolják;
(ii) kiterjesszük tudásunkat a retinális elektromos szinapszis mediálta szignalizáció tekintetében;
(iii) példát lássunk arra vonatkozóan, hogy környezeti és belső faktorok hogyan regulálják szenzoros szervek működését;
(iv) referenciaadatokat gyűjtsünk további kísérletes munkánkhoz, melyekben retinális degenerációban (diabetikus retinopátia, zöldhályog, retinitisz pigmentóza es időskori makuláris degeneració) szenvedő modellállatok retináját vizsgáljuk majd.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A connexin (Cx) fehérjék nagyon fontosak abban, hogy olyan elektromos szinapszisokat alkossanak, amelyek az idegsejtek közötti kommunikációt szolgálják. Kétségtelenül az egyik legjobb gap junction vizsgálati modell a retina, melynek mind az öt sejtosztálybeli eleme elektromos szinapszisokat alkot. Három gap junction alkotó Cx alegységnek, a Cx36, Cx45 es a Cx57-nek az expressziós mintázata ismert az emlős retinában. Az is részben feltárt, hogy belső (egyedfejlődési, circadián) és külső (fényadaptációs) faktorok által indukált sejten belüli molekuláris folyamatok hogyan befolyásolják ezek működését. Az azonban kevésbé ismert, hogy az előbb felsorolt faktorok kihatnak-e a Cx mRNS-ek és fehérje alegységek termelődésének mértékére is vagy sem. Emiatt az alábbi munkában vizsgáljuk majd:
1. az IPL specifikus Cx45, az OPL specifikus Cx57 és a mindkét rostos rétegben megtalálható Cx36 mRNS fehérje alegység, illetve regulátoros miRNS elemek kifejeződésének változásait a patkány retina egyedfejlődése során;
2. hogy fényadaptáció indukál-e változásokat a Cx36, Cx45 és Cx57 connexin fehérje és ezeknek megfelelő mRNS és transzlációt regulátoros miRNS szekvenciák termelődésében;
3. és végül, hogy a Cx36, Cx45 és Cx57 fehérje- és mRNS-szintek circadián ritmus alapján változnak-e.
| angol összefoglaló Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Gap junction/electrical synapse forming connexins (Cx) are particularly important to establish direct trans-neuronal conduits for signaling in all brain areas. Although, networks of electrically connected cells are well known, their role has been underestimated. Lately however, there has been a surge of gap junction related research work and now it is clear that gap junctions play crucial roles in neuronal signaling, development, aging, cell death and protection etc. Perhaps the best model system is the retina where all five major neuron classes are connected via electrical synapses to process signals. The expression patterns of three important gap junction forming Cx subunits, Cx36, Cx45 and Cx57 are well studied in mammals. It is also known that they are under the control of enzymatic modifications in order to form functional junctions or to modify gating properties of gap junctions. These control mechanisms are initiated by intrinsic (developmental, circadian) and/or extrinsic (light adaptation) factors. However, it is less understood if Cx function is also modified by a regulation of Cx gene expression and/or mRNA-to-protein translation via posttranscriptional mechanisms. In the proposed work we plan to examine if developmental, circadian and light-adaptational changes regulate Cx mRNA and protein subunit expression in the mammalian retina. Furthermore, since gap junctions have been associated with a number of clinical conditions, results of this proposal will serve as a framework for our future experimental work on animal models of retinal degenerative diseases (diabetic retinopathy, glaucoma, retinitis pigmentosa and age related macular degeneration).
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
Our goal is to examine if expression levels of key retinal Cx mRNA transcripts as well as corresponding protein subunits are under the control of intrinsic (developmental, circadian) and/or extrinsic (light adaptation) mediated factors. Specifically we aim to examine whether or not:
1. expression of IPL specific Cx45, OPL specific Cx57 and pan-retinal Cx36 connexin coding mRNA transcripts, Cx protein subunits and corresponding controlling miRNA elements are changing throughout postnatal development in the rat retina;
2. light adaptation induces changes in the expression of Cx36, Cx45 and Cx57 connexin protein subunits as well as levels of corresponding mRNA transcripts and controlling miRNA sequences;
3. levels of Cx36, Cx45 and Cx57 protein subunits and mRNA transcripts are regulated by the circadian master clock. Apart from describing the underlying molecular mechanisms, this work also exemplifies how signaling through a sensory organ adapts to the altered environmental conditions.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
Similar other brain areas, gap junctions are important components in neuronal circuits of the mammalian retina as well. Although, the retinal expression patterns of gap junction forming Cx36, Cx45 and Cx57 subunits as well as intracellular mechanisms that modify gating properties of gap junctions are somewhat understood, it is not well known if postnatal development, circadian and/or light adaptation induced changes control the transcription of Cx mRNAs or the translation of Cx protein subunits.
Potential results of the proposed work bear with a great significance in:
(i) understanding posttranscriptional mechanisms that control retinal Cx expression patterns;
(ii) extending our knowledge on electrical synapse mediated signaling in the mammalian retina;
(iii) exemplifying how environmental and intrinsic factors regulate the function of sensory organs,
(iv) and finally collecting data for future experimental work on animal models of retinal degenerative diseases (diabetic retinopathy, glaucoma, retinitis pigmentosa and age related macular degeneration).
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Connexins (Cx) are important to establish gap junctions/electrical synapses that serve as trans-neuronal conduits for signals. Arguably, the best model system to study gap junctions is the retina where all five major neuron classes are connected via electrical synapses to process signals. The expression patterns of three important gap junction forming Cx subunits, Cx36, Cx45 and Cx57 are well studied in mammals. It is also known that intracellular signal transduction mechanisms under the control of intrinsic (developmental, circadian) and/or extrinsic (light adaptation) factors regulate the functionality of gap junction forming Cx subunits. However, it is not known if Cx function is also modified on the Cx gene expression and protein translation level. Thus, in the proposed work we aim to examine whether or not:
1. expression of IPL specific Cx45, OPL specific Cx57 and pan-retinal Cx36 connexin coding mRNA transcripts, Cx protein subunits and corresponding controlling miRNA elements are changing throughout postnatal development in the rat retina;
2. light adaptation induces changes in the expression of Cx36, Cx45 and Cx57 connexin protein subunits as well as levels of corresponding mRNA transcripts and controlling miRNA sequences;
3. levels of Cx36, Cx45 and Cx57 protein subunits and mRNA transcripts are orchestrated by the circadian master clock.
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Közleményjegyzék |
|
|
| Kántor O, Mezey S, Adeghate J, Naumann A, Nitschke R, Énzsöly A, Szabó A, Lukáts Á, Németh J, Somogyvári Z, Völgyi B.: ) Calcium buffer proteins are specific markers of human retinal neurons., Cell & Tissue Research, 2016 | | Pan F, Toychiev A, Zhang Y, Atlasz T, Ramakrishnan H, Roy K, Völgyi B, Akopian A, Bloomfield SA.: Inhibitory masking controls the threshold sensitivity of retinal ganglion cells., Journal of Physiology, 2016 | | Debertin G, Kántor O, Kovács-Öller T, Balogh L, Szabó-Meleg E, Orbán J, Nyitrai M, Völgyi B.: Tyrosine Hydroxylase Positive Perisomatic Rings are Action Sites for both Dopamine and GABA to Target a Mixed Population of Amacrine Cells., European Retinal Meeting, 2016 | | Ganczer A, Balogh M, Atlasz T, Völgyi B.: Transient and Sustained Response Characteristics of Ganglion Cells are Determined in the Inner Retina., IBRO meeting, 2016 | | Balogh M, Kovács-Öller T, Debertin G, Ganczer A, Völgyi B.: Connection between the scynchornous activity and morphology in the case of retinal neurons., IBRO meeting, 2016 | | Kántor O, Varga A, Nitschke R, Naumann A, Énzsöly A, Lukáts Á, Szabó A, Németh J, Völgyi B.: Bipolar cell gap junctions serve major signaling pathways in the human retina., Brain structure and function, 2017 | | Kovács-Öller T, Debertin G, Balogh M, Ganczer A, Orbán J, Nyitrai M, Balogh L, Kántor O, Völgyi B.: Connexin36 Expression in the Mammalian Retina: A Multiple-Species Comparison, Frontiers in cellular neuroscience, 2017 | | Ganczer A, Balogh M, Albert L, Debertin G, Kovács-Öller T, Völgyi B.: Transiency of retinal ganglion cell action potential responses determined by PSTH time constant., PlosONE, 2017 | | Ádám Tengölics, Alma Ganczer, Márton Balogh, Béla Völgyi: Retinal Ganglion Cells Responses Impose a Postdictive Processing of Visual Signals on the Brain, FENS regional meeting 2017 Pécs, 2017 | | Alma Ganczer, Márton Balogh, Béla Völgyi: Temporal response features of retinal ganglion cells are mostly determined in the inner retina, FENS regional meeting 2017 Pécs, 2017 | | Béla Völgyi: Electrical Synapses of the Mammalian Retina Serve to Fine-tune the Ganglion Cell Output Signal, FENS regional meeting 2017 Pécs, 2017 | | Gábor Debertin, Orsolya Kántor, György Sétáló Jr., Edina Szabó-Meleg, Miklós Nyitrai, Gábor Szabó, Ferenc Erdélyi, Béla Völgyi: PARVALBUMIN-GFP MICE CAN BE UTILIZED TO PERFORM TYPE SPECIFIC CONNEXIN36 DENDRITIC ARBOR MAPPING OF LARGE FIELD GANGLION CELLS, ERM 2017 Paris, 2017 | | Alma Ganczer, Ádám J. Tengölics, Béla Völgyi: Response Transiency of Retinal Ganglion Cells is Maintained when Input Dominance Switches Between Parallel Signalling Streams, ERM 2017, 2017 | | Mátron Balogh, Gerrit Hilgen, László Albert, Evelyne Sernagor, Béla Völgyi: Ganglion Cell Electrical Synapses Serve as Switches between Independent and Population Coding Operation Modes in the Mouse Retina, ERM 2017, 2017 | | Kántor O, Benkő Z, Énzsöly A, Dávid C, Naumann A, Nitschke R, Szabó A, Pálfi E, Orbán J, Nyitrai M, Németh J, Szél Á, Lukáts Á, Völgyi B.: Characterization of connexin36 gap junctions in the human outer retina., Brain Structure and Function, 2015 | | Debertin G, Kántor O, Kovács-Öller T, Balogh L, Szabó-Meleg E, Orbán J, Nyitrai M, Völgyi B: Tyrosine hydroxylase positive perisomatic rings are formed around various amacrine cell types in the mammalian retina., Journal of Neurochemistry, 2015 | | Kántor O, Varga A, Tóth R, Énzsöly A, Pálfi E, Kovács-Öller T, Nitschke R, Szél Á, Székely A, Völgyi B, Négyessy L, Somogyvári Z, Lukáts Á.: Stratified organization and disorganization of inner plexiform layer revealed by TNAP activity in healthy and diabetic rat retina., Cell & Tissue Research, 2015 | | Kántor O, Benkő Z, Énzsöly A, Dávid C, Naumann A, Nitschke R, Szabó A, Pálfi E, Orbán J, Nyitrai M, Németh J, Szél Á, Lukáts Á, Völgyi B.: Characterization of connexin36 gap junctions in the human outer retina., Brain Structure and Function, 2016 | | Kovács-Öller T, Balogh M, Pénzes M, Orbán J, Lukáts Á, Énzsöly A, Balogh L, Kántor O, Völgyi B.: Dispersion of retinal Connexin36 in mammalian carnivores. II., II. Interdiszciplináris Doktorandusz Konferencia, 2013 | | Balogh M, Pénzes M, Kovács-Öller T, Lukáts Á, Énzsöly A, Balogh L, Kántor O, Völgyi B.: Distribution of connexin36 in the retina of various vertebrate species., Szentágothai Memorial Conference and Student Competition 2013, Pécs, 2013 | | Tamás Kovács-Öller, Márton Balogh, Katalin Raics, Miklós Nyitrai, Béla Völgyi: Developmental changes in the gap junction forming connexin 36 expression levels in the rat retina, European Retina Meeting 2013 October 2-5, Allicante, Spain., 2013 | | Kovács-Öller T, Raics K, Orbán J, Nyitrai M, Völgyi B: Developmental changes in the expression level of connexin36 in the rat retina, Cell Tissue Res. 2014 Aug 12. [Epub ahead of print], 2014 | | Gábor Debertin; Tamás Kovács-Öller; Erika Popovich; József Orbán; Miklós Nyitrai; Béla Völgyi: Dopaminergic amacrine cell dendrites form presynaptic rings around somata of various inner retinal interneurons in the mammalian retina, III. Interdiszciplináris Doktorandusz Konferencia 2014. Apryl 15-17, Pécs, Hungary, 2014 | | Völgyi B, Debertin G, Balogh M, Popovich E, Kovács-Öller T: Compartment-specific tyrosine hydroxylase-positive innervation to aii amacrine cells in the rabbit retina, Neuroscience 270:88-97, 2014 | | Telkes I., Orbán J, Kóbor P, Nyitrai M, Buzás P, Völgyi B: Connexin-36 Distribution in the Cat Retina Follows the General Scheme of Other Mammalian Species, IBRO, 2014 January 16-17, Debrecen, Hungary, 2014 | | Gábor Debertin; Tamás Kovács-Öller; Márton Balogh; Erika Popovich; József Orbán; Ákos Lukáts; Anna Énzsöly; Lajos Balogh; Orsolya Kántor; Béla Völgyi: Multiple species comparison of the gap junction forming Connexin36 in the mammalian retina, 1st Innovation in Science – Doctoral Student Conference. 2014 May 2-3, Szeged, Hungary, 2014 | | Márton Balogh, Tamás Kovács-Öller, Gábor Debertin, Béla Völgyi: Detection of correlated ganglion cell activity in the mammalian retina by using Ca++-imaging techniques, 10th János Szentágothai Transdisciplinary Conference and Student Competition; 2013 November 04-05, Pécs, Hungary, 2013 | | 2. Orsolya Kántor, Alexandra Varga, Tamás Kovács-Öller, Anna Énzsöly, Lajos Balogh, László Négyessy, Béla Völgyi, Ákos Lukáts: TNAP Activity is localized in critical Sites of retinal Neurotransmission across various vertebrate Species, IBRO, 2014 January 16-17, Debrecen, Hungary, 2014 | | 3. Márton Balogh, Tamás Kovács-Öller, Gábor Debertin, Béla Völgyi: Observation of the correlated ganglion cell activity in the mouse retina by using Ca++ imaging, IBRO, 2014 January 16-17, Debrecen, Hungary, 2014 | | 4. Atlasz T, Balogh M, Werling D, Zhang Y, Reglodi D, Bloomfield S, Debertin G, Volgyi B: Pituitary Adenylate Cyclase-Activating Polypeptide (PACAP) Prevents Monosodium Glutamate. (MSG) Induced Functional Disturbances in the Mouse Retina, IBRO, 2014 January 16-17, Debrecen, Hungary, 2014 | | Márton Balogh; Tamás Kovács-Öller; Gábor Debertin; Béla Völgyi: Correlated neuronal activity in the mammalian retina can be detected by using Ca++ imaging, XI. János Szentágothai and I. László Cholnoky Conference and Student Competition in Biotechnology. 2014, May 29, Pécs, Hungary, 2014 | | Akopian A, Atlasz T, Pan F, Wong S, Zhang Y, Völgyi B, Paul DL, Bloomfield SA: Gap junction-mediated death of retinal neurons is connexin and insult specific: a potential target for neuroprotection., Journal of Neuroscience34(32):10582-10591, 2014 | | 2. Kántor O, Varga A, Kovács-Öller T, Enzsöly A, Balogh L, Baksa G, Szepessy Z, Fonta C, Roe AW, Nitschke R, Szél A, Négyessy L, Völgyi B, Lukáts A: TNAP activity is localized at critical sites of retinal neurotransmission across various vertebrate species, Cell Tissue Res. 2014 Jul 3. [Epub ahead of print]., 2014 | | Völgyi B, Kovács-Öller T, Atlasz T, Wilhelm M, Gábriel R: Gap junctional coupling in the vertebrate retina: Variations on one theme?, PROGRESS IN RETINA AND EYE RESEARCH, 2013 | | Völgyi B, Pan F, Paul DL, Wang JT, Huberman AD, Bloomfield SA: Gap junctions are essential for generating the correlated spike activity of neighboring retinal ganglion cells, Plos ONE, 2013 | | Bloomfield S; Atlasz T; Volgyi B; Akopian A: Secondary Cell Death of Amacrine Cells Under Excitotoxic and Ischemic Conditions is Mediated by Gap Junctions Formed with Neighboring Ganglion Cells, Investigative Ophthalmology and Visual Science, 2013 | | Kovács-Öller T, Völgyi B.: Developmental changes in the gap-junction forming connexin36 expression levels in rat retina., ABSTRACT BOOK XIV. Conference of the Hungarian Neuroscience Society January 17-19, 2013, Budapest, Hungary, 2013 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
