Revealing the principles that govern column formation in the brain

揭示控制大脑柱形成的原理

• 批准号: 21H02484
• 负责人: 佐藤 純
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02484/
• 关键词: カラム; ショウジョウバエ; 視覚中枢; カラム構造; 数理モデル; 視覚系; Dscam1; Wnt; Ncadherin; Ephrin; 神経発生

哺乳類の大脳皮質では多数の神経細胞が円柱状に集合し、カラム構造と呼ばれる脳の機能単位を形成する。さらに、多数のカラムが規則正しく配置されることで脳の機能が実現する。従って、神経細胞の集積化によるカラム形成、個々のカラムの形態制御、カラムの正確な配置は脳の発生メカニズムを考える上で非常に重要であるが、その発生機構はほとんど分かっていない。ショウジョウバエの脳の視覚中枢においては100程度の神経細胞によって1つのカラムが構成されるため、哺乳類のカラムより遙かに単純である。これまでに以下の点を明らかにした。1. Wntリガンドが広範囲に渡って神経細胞の方向性を決定するメカニズム: Wntリガンドの受容体およびその下流で働くFz1, Fz2, Vangの単一細胞内局在を調べるため、GFPノックイン系統を作成した。2. Ephrin/Ephシグナルによるカラムを構成する神経細胞間の反発制御: EphがEphrinのリガンドとして働くreverseシグナルによってカラム形成が制御される機構を解明するため、Ephrinの細胞内ドメインに対する抗体を作成したところ、リン酸化型および非リン酸化型Ephrinをそれぞれ特異的に認識する抗体が得られた。この抗体を用いた組織染色によって、Ephrinはカラムの中央においてリン酸化され、辺縁部においてはリン酸化されていないことが示唆された。3. カラムの規則正しい配置を制御するメカニズム : カラムは通常6角形に配置されたタイルパターンを示すが、一部の神経細胞において細胞接着分子Ncadherinの機能を阻害すると4角形配置に変化する。カラム間の誘引・反発相互作用によってカラムの配置パターンをシミュレーションする数理モデルを構築し、神経細胞間の接着力に応じてカラムの配置が６角形から４角形に変化する現象を再現した。

In mammals, the cortical cortex is composed of a large number of neurons grouped together in columns, forming functional units of cellular structures and cellular functions. Most of the rules are configured so that the functions are implemented. It is very important to study the accumulation, morphological control and proper configuration of neurocytes and their development mechanisms. The visual center of the brain is more than 100 degrees, and the structure of the brain is more than 100 degrees. The mammalian brain is more than 100 degrees. The following points are clear: 1. Wnt: Wnt: 2. Ephrin/Ephraine is a kind of protein that can be used to control the reaction between cells: Ephraine is a kind of protein that can be used to control the reaction between cells. Ephraine is a kind of protein that can be used to control the reaction between cells The antibody was used to stain the tissue, and Ephrin was used to stain the tissue. 3. Menu that controls the regular configuration of the kamura: The kamura is shown in a regular hexagonal configuration, which blocks the function of the cell adhesion molecule Ncadherin in part of the neurons, and is modified from a quadrangular configuration. The mathematical model of the interaction between the induction and the reaction of the brain and the interaction between the brain and the brain is constructed. The phenomenon of the configuration of the brain is reproduced from the hexagonal to the quadrangular.

项目成果

Oxford University(英国)

牛津大学（英国）

Tiling mechanisms of the compound eye through geometrical tessellation

• DOI: 10.1101/2022.01.05.475162
• 发表时间: 2022-01
• 期刊: bioRxiv
• 作者: Takashi Hayashi;Takeshi Tomomizu;Takamichi Sushida;M. Akiyama;Shin-ichiro Ei;Makoto Sato

Dscam1 regulates column formation through lineage-dependent repulsion

Dscam1 通过谱系依赖性排斥调节柱形成

• 发表时间: 2021
• 作者: 古谷 元樹;岡村 祥央;森園 隆;重水 大智;新飯田 俊平;中野 由紀子;尾崎 浩一;Sato Makoto
• 通讯作者: Sato Makoto