Role of cytoskeleton-associated proteins in neuritogenesis

• Název práce v češtině: Úloha proteinů asocovaných s cytoskeletem při tvorbě neuritů
• Název v anglickém jazyce: Role of cytoskeleton-associated proteins in neuritogenesis
• Klíčová slova: Vznik neuritů, nervové buňky, cytoskelet, asociované proteiny, anilin
• Klíčová slova anglicky: Neuritogenesis, neurons, cytoskeleton, associated proteins, anillin
• Akademický rok vypsání: 2020/2021
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra buněčné biologie (31-151)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Lenka Libusová, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 15.10.2020
• Datum zadání: 15.10.2020

Předběžná náplň práce

Plně diferencované nervové buňky typicky nesou jeden axon a několik dendritů. Pro dosažení tohoto finálního stavu musí vznikající neurony nejprve dát vznik výběžkům zvaným neurity. Vznik takových výběžků je závislý na přestavbách cytoskeletu, především aktinové sítě a mikrotubulů. Proteiny vážící se na aktinová vlákna (ABPs) a mikrotubuly vázající proteiny (MBPs) tedy mohou hrát v tomto procesu významnou úlohu. V dosavadním výzkumu jsme ukázali, že aktin vazebný protein anilin se hromadí v místě iniciace budoucího neuritu. Tato funkce je pro anilin neznámá, dosud byl popisován především v aktomyozinovém kontraktilním prstenci v rámci cytokineze.
Cílem dizertační práce bude prostudovat roli anilinu a dalších proteinů asociovaných s cytoskeletem v tvorbě neuritů. Modelovou linií budou neurony diferencované z lidské indukovaných pluripotentních kmenových buněk se značeným endogenním anilinem (příp. jinými kandidátními proteiny). Úloha anilinu bude studována pomocí pokročilých mikroskopických technik. Bude analyzován vliv snížení či zvýšení úrovně exprese anilinu v neuritogenezi. Imunoprecipitace kombinovaná s hmotnostní spektrometrií umožní odhalit část interkatomu zodpovědného za řízení iniciace neuritů. Projekt přispěje k charakterizaci rolí jednotlivých proteinů asociovaných s cytoskeletem procesu neuritogeneze lidských neuronů.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Mature neurons are highly polarized cells with a single axon and several dendrites. To acquire this unique shape, post-mitotic neurons first initiate neurites, which later polarize into axon and dendrites. Neuritogenesis is a process dependent on regulated cytoskeletal rearrangements, mainly of actin filaments and microtubules. Hence, multiple microtubule-binding proteins (MBPs) and actin-binding proteins (ABPs) regulate the cytoskeleton networks based on specific intrinsic and external cues. In our previous research, we observed that an ABP called anillin accumulates at sites of subsequent neurite initiation in human neurons. Anillin has never been implicated in neuritogenesis before; its canonical function is scaffolding of the cytokinetic actomyosin ring.

This project aims to study the possible impact of anillin and other candidates among ABPs or MBPs on the cytoskeleton during neuritogenesis. A cell line of neurons differentiated from human iPSCs with endogenously tagged anillin (or other candidates) will be used as a model. Anillin activity towards actin network as well as microtubules during neuritogenesis will be analyzed by advanced microscopy. The effects of knock-down and overexpression of anillin and other candidates during neurite initiation will be evaluated. Immunoprecipitation assay in combination with mass spectrometry will help to reveal protein interaction network orchestrating this process. Taken together the project aims to describe new roles of known cytoskeleton-associated proteins in neuritogenesis of human neurons.