神経細胞が過剰な軸索の形成を抑制する分子機構の解析

神经元抑制轴突过度形成的分子机制分析

• 批准号: 20022029
• 负责人: 稲垣 直之
• 金额: $ 5.12万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20022029/
• 关键词: 軸索; 樹状突起; 極性; Singar; 神経回路; 神経細胞; 再生医療; ノックアウトマウス

神経細胞は通常1本の軸索と複数の樹状突起を有し神経極性を形成する。しかしながら、神経細胞が極性形成の過程でいかにして1本のみの軸索を形成しそれを維持することができるのか、その分子メカニズムはわかっていない。本研究では、我々が最近同定した新規脳特異タンパク質Single Axon Related(Singar)1の機能と分子メカニズムを中心に解析することにより、「神経細胞が、発生の過程でいかにして確実に1本の軸索を形成し、これを神経回路内で維持することができるのか」という問題の解明を目指す。本年度は、Singar1をリン酸化するリン酸化酵素のスクリーニングを行い、GSK3betaとJNKがin vitroにおいてSingar1をリン酸化することがわかり、いくつかのリン酸化部位を同定した。GSK3betaとJNKは神経極性を制御することが報告されており、Singar1の機能を調節する可能性が示唆された。また、Singar1のノックアウトマウスの作成を行い、現在キメラマウスを得ている。一方、過剰発現によって過剰軸索形成を促進するShootin1に関しては、これまでその存在が示唆されていながら正体がわかっていなかった神経軸索伸長を引き起こすクラッチ分子であることがわかった。クラッチ分子は成長円錐の先端で重合するアクチンフィラメントを細胞接着分子につなぎとめて、成長円錐を前方移動させる分子である。また、Shootin1はリン酸化を受け、リン酸化が軸索伸長を正に制御することも分かってきた。このことからShootin1が細胞外シグナルの存在下で軸索伸長の調節に関与する可能性が示唆された。以上の結果から、軸索形成を正に制御するShootin1と負に制御するSingar1の作用のバランスが過剰な軸索の形成を抑制する重要な因子の一つと考えられ、今後更なる解析を進めたい。

神经元通常具有一个轴突和多个树突，形成神经极性。但是，神经元的分子机制尚不清楚它们如何在极化过程中形成和维持一个轴突。在这项研究中，我们着重于我们最近确定的新型脑特异性蛋白单轴突相关（SINGAR）1的功能和分子机制，并旨在阐明“神经元如何在发育过程中可靠地形成单个轴突并在神经电路中维持它的问题？”今年，我们筛选了磷酸化的磷酸化酶的磷酸化酶，并发现GSK3BETA和JNK在体外磷酸化磷酸盐磷酸盐磷酸盐磷酸盐，并确定了几个磷酸化位点。据报道，GSK3BETA和JNK调节神经极性，表明它们可能调节SINGAR1功能。我们还为singar1创建了淘汰鼠标，目前正在获得嵌合鼠标。另一方面，通过过表达促进过度轴突形成过多的shoptin1是导致神经轴突延伸的离合器分子，该离合器分子已被认为是其存在，但其真实身份却未知。离合器分子是连接肌动蛋白丝的分子，可在生长锥尖端聚合到细胞粘附分子，并向前移动生长锥。还发现Shotin1经历了磷酸化，并且磷酸化积极调节轴突延伸。这表明在存在细胞外信号的情况下，Shotin1可能参与轴突延伸的调节。基于上述结果，人们认为shootin1之间的平衡积极控制轴突形成和singar1（负面控制）是抑制过量轴突形成的重要因素之一，并且预计将来会进一步分析。

项目成果

Shootin1 interacts with actin retrograde flow and Ll-CAM to pro mote axon outgrowth

Shootin1 与肌动蛋白逆行流和 Ll-CAM 相互作用促进轴突生长

• 发表时间: 2008
• 期刊: J. Cell Biol 181
• 作者: Shimada;T.;Toriyama;M.;Uemura;K.;Kamiguchi;H :;Sugiura;T.;Watanabe;N. and Inagaki;N.
• 通讯作者: N.

プロテオミクスと数理解析から見えてきた神経細胞が極性を獲得する仕組み

通过蛋白质组学和数学分析揭示神经元获得极性的机制

• 发表时间: 2009
• 作者: K. Katayama;et.al.;稲垣直之
• 通讯作者: 稲垣直之

ShootiR1を介した神経細胞の非対称性獲得

通过 ShootiR1 获取神经元不对称性

• 发表时间: 2009
• 作者: 鳥山道則;作村諭一;島田忠之;石井信;稲垣直之;Kinoshita M;Kinoshita M;稲垣直之
• 通讯作者: 稲垣直之

Shootin1による神経突起長の計測と神経突起伸長の促進は神経極性形成を誘導する

Shootin1 测量神经突长度并促进神经突生长诱导神经元极性形成

• 发表时间: 2009
• 作者: 鳥山道則;作村諭一;島田忠之;石井信;稲垣直之
• 通讯作者: 稲垣直之

A neurite-length sensing system involved in neuronal symmetry breaking

参与神经元对称性破坏的神经突长度传感系统

• 发表时间: 2008
• 作者: Inagaki;N
• 通讯作者: N