Mechanisms of electric axon guidance: regulation of integrin activities by cell surface calcium

电轴突引导机制：细胞表面钙调节整合素活性

• 批准号: 21K06772
• 负责人: 山下 勝幸
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: International University of Health and Welfare
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06772/
• 关键词: 電気的軸索誘導; インテグリン; カルシウムイオン; 網膜神経節細胞; 微小管; 蛍光色素; 鶏胚; 電場; galvanotropism; 鶏胚網膜; 培養; 細胞外マトリックス; カルシウム; 軸索ガイダンス

昨年度(2021年度)は軸索の細胞膜近傍でカルシウムイオンが非対称的に分布することを明らかにした。即ち、電場内ではカルシウムイオン流が生じ、網膜神経節細胞の軸索表面において陽極側では陰極側より多くのカルシウムイオンが集積することを、カルシウム感受性蛍光色素を用いた画像解析から明らかにした。インテグリンの細胞外ドメインにおいてリガンド結合部位にカルシウムイオンが配位するとリガンドとの親和性が低下し抑制性に活性制御される。従って、電場内では網膜神経節細胞の軸索に発現するインテグリンの活性は陽極側で低下し、陰極側では上昇すると考えられた。インテグリンが活性化するとPI3K-Akt経路を介してGSK3が抑制されることを既に明らかにした(18K06857報告書)。GSK3が抑制されると微小管が安定化されるので、電場内において微小管は軸索の陰極側でより安定化されると予想された。当該年度(2022年度)は、微小管をラベルする蛍光色素(TubulinTracker Green)を用いて網膜神経節細胞の軸索内における微小管の分布を解析した。鶏胚から網膜を摘出し、網膜切片をMatrigel内で21時間培養して神経節細胞の軸索を伸長させた。次に電場内で3時間培養した後、蛍光染色した。その結果、軸索が陰極側へターンする部位において微小管は非対称的に分布することを明らかにした。即ち、微小管は陰極側に偏って分布した。これを定量化するために、asymmetry index (AI)を導入し、微小管の非対称分布を実証した。Nocodazoleで30分間処理した後も同様な結果を得た。これらの結果から、電場内で軸索がターンする場合、微小管は陰極側で安定化されることが明らかになった。軸索は安定化された微小管の方向へ伸長するので、電場内で軸索は陰極側へ伸長すると考えられた。

Last year (2021) は axon の membrane nearly alongside で カ ル シ ウ ム イ オ ン が に distribution of the said seaborne す る こ と を Ming ら か に し た. Namely ち, electric field で は カ ル シ ウ ム イ オ ン flow が じ, god 経 retinal ganglion cells の axon surface に お い て anode side で は cathode side よ り more く の カ ル シ ウ ム イ オ ン が set product す る こ と を, カ ル シ ウ ム susceptibility 蛍 photopigment を with い た portrait parsing か ら Ming ら か に し た. イ ン テ グ リ ン の extracellular ド メ イ ン に お い て リ ガ ン ド combining site に カ ル シ ウ ム イ オ ン が ligand す る と リ ガ ン ド と の low affinity が し inhibitory に active suppression さ れ る. 従 っ て, electric field で は god 経 retinal ganglion cells の axon に 発 now す る イ ン テ グ リ ン の active は anode side で し, cathode side で は rise す る と exam え ら れ た. イ ン テ グ リ ン が activeness す る と PI3K - Akt 経 road を interface し て GSK3 が inhibit さ れ る こ と を both に Ming ら か に し た (18 k06857 report). GSK3 が inhibit さ れ る と tiny tube が stabilization さ れ る の で, electric field に お い て tiny tube は axon の cathode side で よ り stabilization さ れ る と to think さ れ た. In this year (2022), をラベ, microtubule をラベ する蛍, する蛍 photopigment (TubulinTracker Green)を used the <s:1> て retinal Shinto cell and the <s:1> distribution of における microtubules in the axonal cord を to analyze the た. The 鶏 embryo ら ら omentum を was removed, and omentum sections were taken from the をMatrigel for で21 time. The <s:1> て neuroganglion cells were cultured, and the axonal cord を was elongated させた. After culturing in the に electric field for で3 times for <s:1> た, 蛍 light staining was performed for <s:1> た. そ の results, axon が cathode side へ タ ー ン す る parts に お い て tiny tube は に distribution of the said seaborne す る こ と を Ming ら か に し た. That is, ち, the に on the cathode side of the microtube に is slightly って distributed た た. こ れ を quantitative す る た め に, asymmetry index (AI) を import し, tiny tube の said distribution seaborne を card be し た. Nocodazoleで30 minutes later processed た and で the same な result を got た. こ れ ら の results か ら, electric field で axon が タ ー ン す る occasions, tiny tubes は cathode side で stabilization さ れ る こ と が Ming ら か に な っ た. The へ elongation する で で of the <s:1> stabilization された microtube <s:1> direction of the axonal cable and the へ elongation すると of the <s:1> cathode side of the で axonal cable in the electric field were investigated えられた.

项目成果

Calcium fluorescence recordings from neuroepithelial stem cells

神经上皮干细胞的钙荧光记录

• DOI: 10.1007/7651_2020_290
• 发表时间: 2020
• 期刊: Methods in Molecular Biology, Springer Nature
• 作者: Yamashita;M.
• 通讯作者: M.

Electric axon guidance in embryonic chick retina: molecular mechanism and in vitro optic nerve formation

胚胎鸡视网膜中的电轴突引导：分子机制和体外视神经形成

• 发表时间: 2022
• 作者: Yamashita;M.
• 通讯作者: M.