The Role of cAMP Signaling in Neuronal Primary Cilia

Information

  • Research Project
  • 9702038
  • ApplicationId
    9702038
  • Core Project Number
    P20GM113131
  • Full Project Number
    5P20GM113131-03
  • Serial Number
    113131
  • FOA Number
    PAR-14-035
  • Sub Project Id
    7006
  • Project Start Date
    -
  • Project End Date
    -
  • Program Officer Name
  • Budget Start Date
    6/1/2019 - 5 years ago
  • Budget End Date
    5/31/2020 - 4 years ago
  • Fiscal Year
    2019
  • Support Year
    03
  • Suffix
  • Award Notice Date
    5/29/2019 - 5 years ago

The Role of cAMP Signaling in Neuronal Primary Cilia

PROJECT SUMMARY (CHEN, JI)    Primary cilia are the ?cellular antennae? that detect various extracellular signals including hormones. Defects in  primary cilia cause a broad spectrum of human diseases including obesity. The type 3 adenylyl cyclase (AC3)  is the major adenylyl cyclase and a key enzyme mediating the cAMP signal pathway in olfactory sensory cilia  and in primary cilia throughout the central nervous system (CNS). AC3 in olfactory sensory cilia is essential for  the olfactory signal transduction and loss of AC3 leads to anosmia (loss of smell). Moreover, multiple genetic  evidence has demonstrated that defects in AC3 are associated with obesity and depression. Nevertheless, the  functional mechanisms of AC3, and the signaling transduction pathway in primary cilia in the CNS remain to be  elucidated. Because olfactory sensory cilia and neuronal primary cilia are structurally related and share a  common intraflagellar protein transport system, we hypothesize that the cAMP signaling in the primary cilia of  CNS neurons resembles that in olfactory sensory cilia and alteration of this signaling in neuronal primary cilia  impacts obesity and depression. To test this hypothesis, we will first use fluorescent nanoparticles in co-­ immnunostaining experiments and take a mass spectrometry based proteomic approach to identify signal  proteins that transduce the cAMP signaling in the primary cilia of CNS neurons. We will next genetically  engineer a light-­activated adenylyl cyclase into primary cilia to enable optogenetic manipulation of cAMP level  in neuronal primary cilia. We will also determine how cAMP in neuronal primary cilia modulate neuronal  functions. In addition, we will further identify which neuronal ensembles with loss of AC3 leads to obesity and  depression using tissue-­specific AC3 knockout mice. Completion of this project will identify molecular  components that mediate ciliary cAMP signal transduction, generate useful tools for cilium research, and  provide novel insights into the (patho-­)physiological roles of AC3 in obesity and depression.

IC Name
NATIONAL INSTITUTE OF GENERAL MEDICAL SCIENCES
  • Activity
    P20
  • Administering IC
    GM
  • Application Type
    5
  • Direct Cost Amount
    143793
  • Indirect Cost Amount
    65040
  • Total Cost
  • Sub Project Total Cost
    208833
  • ARRA Funded
    False
  • CFDA Code
  • Ed Inst. Type
  • Funding ICs
    NIGMS:208833\
  • Funding Mechanism
    RESEARCH CENTERS
  • Study Section
    ZGM1
  • Study Section Name
    Special Emphasis Panel
  • Organization Name
    UNIVERSITY OF NEW HAMPSHIRE
  • Organization Department
  • Organization DUNS
    111089470
  • Organization City
    DURHAM
  • Organization State
    NH
  • Organization Country
    UNITED STATES
  • Organization Zip Code
    038242620
  • Organization District
    UNITED STATES