# The Role of cAMP Signaling in Neuronal Primary Cilia

> **NIH NIH P20** · UNIVERSITY OF NEW HAMPSHIRE · 2020 · $262,068

## Abstract

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.

## Key facts

- **NIH application ID:** 9937770
- **Project number:** 5P20GM113131-04
- **Recipient organization:** UNIVERSITY OF NEW HAMPSHIRE
- **Principal Investigator:** Xuanmao Chen
- **Activity code:** P20 (R01, R21, SBIR, etc.)
- **Funding institute:** NIH
- **Fiscal year:** 2020
- **Award amount:** $262,068
- **Award type:** 5
- **Project period:** — → —

## Primary source

NIH RePORTER: https://reporter.nih.gov/project-details/9937770

## Citation

> US National Institutes of Health, RePORTER application 9937770, The Role of cAMP Signaling in Neuronal Primary Cilia (5P20GM113131-04). Retrieved via AI Analytics 2026-05-24 from https://api.ai-analytics.org/grant/nih/9937770. Licensed CC0.

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*[NIH grants dataset](/datasets/nih-grants) · CC0 1.0*