Fejlődés neurobiológia (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
40 %
Ortelius tudományág: Állat-embriológia
Sejtgenetika (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
30 %
Ortelius tudományág: Molekuláris genetika
Sejtszintű és molekuláris neurobiológia (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
30 %
zsűri
Idegtudományok
Kutatóhely
Genetikai Intézet (HUN-REN Szegedi Biológiai Kutatóközpont)
résztvevők
Gombos Rita Kalmár Tibor Molnár Imre Raskó István Szikora Szilárd
projekt kezdete
2010-07-01
projekt vége
2014-06-30
aktuális összeg (MFt)
24.000
FTE (kutatóév egyenérték)
6.84
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
Az axon növekedés folyamatának egyik leglényegesebb aspektusa az aktin sejtváz dinamikájának szabályozása a növekedési kúp területén. A nagyszámú ismert aktin sejtváz szabályozó fehérje közül az ún. nukleáló faktorok, így pl. a forminok és az Arp2/3 komplex, kitüntetett szereppel bírnak, mert szükségesek az új filamentumok kialakulásához. Ennek ellenére az sokáig megválaszolatlan kérdés maradt, hogy melyik nukleáló faktorok szükségesek a neuronok differenciálódásához. Munkacsoportunk nemrégiben leírta, hogy a formin fehérjék DAAM alcsaládja esszenciális az axonok kifejlődéséhez. Megmutattuk, hogy a Drosophila DAAM fehérje szükséges a filopódiumok képződéséhez. Ezen túlmenően azt is bizonyítottuk, hogy a DAAM fehérjék axon növekedésben betöltött szerepe egy evolúciósan konzervált funkció. Jelen pályázatunk legfontosabb célja, hogy mélyebben feltárjuk azokat a sejtes és molekuláris mechanizmusokat amelyek segítségével a DAAM alcsalád tagjai részt vesznek az axon növekedés szabályozásában. Ennek érdekében azonosítani, majd jellemezni szeretnénk a muslica DAAM-mal együttműködő molekulákat és jelátviteli utakat. Szeretnénk pontosabban megérteni mi módon szabályozza a dDAAM fehérje a filopódiumok képződését. Végezetül, tanulmányozni akarjuk az egér Daam gének szerepét a pluripotens P19 egér sejtvonal neurogén differenciálódása folyamán. Várható eredményeink fontos új ismeretekkel gyarapíthatják az axon növekedés mechanizmusának megértését.
angol összefoglaló
The regulation of growth cone actin dynamics is an important aspect of axonal growth control. Among the large number of proteins that are known to be involved in the regulation of actin dynamics, actin nucleation factors, such as formins or the Arp2/3 complex, play a critical role because they promote the formation of novel actin filaments. Whereas it has long been elusive which nucleation factors play a role in developing neurons, we have recently revealed that formin proteins of the DAAM subfamily are essential for axonal morphogenesis. We have shown that Drosophila DAAM is required for filopodia formation at axonal growth cones. Moreover, our cross-species assays demonstrated that the function of DAAM in developing neurons has been highly conserved during evolution. The major goal of this proposal is to gain a deeper understanding into the molecular and cellular mechanisms by which DAAM subfamily formins control actin dynamics during axonal growth regulation. Specifically, we would like to identify and characterize the molecules and the signalling pathways that act in concert with dDAAM. Additionally, we want to study the molecular mechanism whereby dDAAM contributes to filopodia formation at axonal growth cones. Finally, we plan to investigate the role of the mouse Daam orthologues during neurogenic differentiation of mouse P19 cells. We expect that our results will provide important new insights into the mechanism of axon growth.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
Pályázatunk legfontosabb tudományos célkitűzése egy formin típusú aktin összeszerelő faktor funkcionális jellemzése volt, különös tekintettel az axon növekedésben betöltött szerepére, illetve potenciálisan egyéb szövetspecifikus funkciókra. A funkcionális analízis megkönnyítése érdekében sikeresen azonosítottuk a vizsgált formin (DAAM) genetikai és biokémiai kölcsönható partnereit. Az összesen kb. 40 jelölt közül 17 fehérje mindkét rendszerben pozitívnak bizonyult. A kölcsönható partnerek egy csoportjának vizsgálatával feltártunk egy olyan teljes axon navigációs jelátviteli rendszert, ami a Wnt5 jelmolekulától a PCP modulon és egy sejtváz effektoron keresztül a növekedési kúpban bekövetkező sejtalak változásig tart. Más kölcsönható fehérjék vizsgálatával megállapítottuk, hogy a növekedési kúpban az aktin és a mikrotubulus sejtváz összehangolt működésében kulcsfontosságú a DAAM és a Drosophila MAP1B közötti együttműködés. Vizsgáltuk továbbá az aktin polimerizáló faktorok szerepét az axonális filopódium képződésben és egy új modellt javasoltunk annak mechanizmusára. Bizonyítékokat gyűjtöttünk arra nézve, hogy a DAAM formin alcsalád axon növekedést elősegítő szerepe evolúciósan konzervált. A kölcsönható partnerek jellemzése az idegrendszeri vizsgálatokon túl más fontos fejlődésbiológiai problémák jobb megértését is elősegítette. Ennek keretein belül leírtuk a tubuláris szervekre jellemző csőhossz szabályozás egyik fontos mechanizmusát, és egy új modellt javasoltunk a szarkomerikus aktin filamentum képződés vonatkozásában.
kutatási eredmények (angolul)
The major goal of this proposal was the functional characterization of a formin type of actin assembly factor (DAAM), in particular to its role in axonal growth, and potentially, in other developmental contexts. In order to help the functional analysis, we used a combination of genetic and biochemical tools and isolated a set of DAAM interaction partners. By studying a subgroup of the interaction partners, we revealed an entire signaling system from the Wnt5 axon guidance cue to an actin assembly factor that plays a major role in regulation of the growth cone cytoskeleton. Investigation of another group of the interaction partners led us to conclude that the DAAM and Drosophila MAP1B proteins play a pivotal role in the coordinated regulation of the actin and microtubule cytoskeleton in the growth cone. In addition, we dissected the regulatory network of filopodia formation in axonal growth cones, and proposed that the formin DAAM and the Arp2/3 complex cooperate in a common mechanism of filopodia formation. Moreover, we collected evidence that the neuronal function of the DAAM formin subfamily is evolutionary highly conserved. Besides studying DAAM function during axonal development, the identification of its potential binding partners led us to better understand other tissue specific formin functions, such as tube length regulation in the tracheal system, and the demonstration that members of the DAAM family are crucial to the formation of muscle actin/thin filaments.
Goncalves-Pimentel C, Gombos R, Mihaly J, Sanchez-Soriano N, Prokop A: Dissecting Regulatory Networks of Filopodia Formation in a Drosophila Growth Cone Model., PLoS One 6(3):e18340, 2011
Prokop A, Sánchez-Soriano N, Gonçalves-Pimentel C, Molnár I, Kalmár T. and Mihály J.: DAAM family members leading a novel path into formin research, Communicative & Integrative Biology 4:5, 1-5, 2011
Nelson KS, Khan Z, Molnár I, Mihály J, Kaschube M, Beitel GJ: Drosophila Src regulates anisotropic apical surface growth to control epithelial tube size., Nat Cell Biol. 14:518-525, 2012
Molnár I, Migh E, Szikora S, Kalmár T, Végh AG, Deák F, Barkó S, Bugyi B, Orfanos Z, Kovács J, Juhász G, Váró G, Nyitrai M, Sparrow JC and Mihály J.: DAAM is required for thin filament formation and sarcomerogenesis during muscle development in Drosophila., PLoS Genetics, 10(2): e1004166, 2014
Nelson KS, Khan Z, Molnár I, Mihály J, Kaschube M, Beitel GJ.: Drosophila Src regulates anisotropic apical surface growth to control epithelial tube size., Nat Cell Biol. 14:518-525, 2012
Migh E., Gombos R., Darula, Z. and Mihaly J.: Identification of the molecular interaction partners of the formin dDAAM, Konferencia absztrakt, Neurofly 2014, 2014
Gombos R., Migh E. and Mihaly J.: The Drosophila formin dDAAM is required for axon growth in the adult brain, Konferencia absztrakt, Neurofly 2014, 2014
Gombos R., Migh E. and Mihaly J.: The formin DAAM functions as the molecular effector of the planar cell polarity pathway during axonal development in the Drosophila brain, Konferencia absztrakt, EMBO Workshop, Decoding neuronal circuit structure and function, 2014
Gombos R. and Mihaly J.: The formin DAAM functions as the molecular effector of the planar cell polarity pathway during axonal development in the Drosophila brain, Molecular Life Sciences Conference, Siófok, 2013
