神経細胞の軸索および樹状突起形成を担う分子群の解析

负责神经元轴突和树突形成的分子组分析

• 批准号: 15029241
• 负责人: 稲垣 直之
• 金额: $ 4.22万
• 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: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15029241/
• 关键词: 神経細胞; 軸索; 樹状突起; 細胞極性; プロテオーム; 2次元電気泳動法; 網羅的機能解析; 機能ゲノミクス; 神経分化; タンパク質; 翻訳合成

神経細胞は、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。神経極性は、神経細胞の基本的な機能であるシグナルの入出力や統合に重要な役割を果たすにも関わらず、その形成および維持の分子機構は未だよくわかっていない。本研究の目的は、神経細胞の軸索形成および極性形成に関わる分子群を網羅的に同定し機能解析を行うことにより、神経極性形成の分子機構をシステマティックに明らかとすることである。これまでの研究で、我々は高感度二次元電気泳動法を用いて6,197個のタンパク質スポットを解析し、培養海馬神経細胞の極性形成時に発現が上昇する92個のタンパク質を質量分析装置を用いて同定した。また、5,164個のタンパク質スポットを解析し、82個の神経軸索に濃縮するタンパク質を同定している。本年度は、神経細胞の極性形成時に発現が上昇する92個の蛋白質群と軸索に濃縮する82個のタンパク質群との両方に共通するものとして、新規のタンパク質shootin1を見出した。組織分布を調べたところ、shootin1は脳に特異的に発現しその発現量は軸索が形成される生後4日目にピークを迎えた。また、ラット海馬培養神経細胞では、shootin1が極性形成に伴って軸索の成長円錐に強く濃縮することが明らかとなった。さらに、shootin1の異所性の過剰発現は神経極性に乱れを惹き起こし過剰軸索を形成させた。また、EGFPを付加したshootin1を神経細胞に発現させて軸索成長円錐における細胞内局在をリアルタイムで解析したところ、shootin1は成長円錐のフォロポディアおよびラメリポディアの形成に伴ってダイナミックな濃縮を起こすことがわかった。以上の結果から今回見出したshootin1は神経軸索形成および極性形成に関与する重要な分子であると結論された(論文投稿中)。

神经元具有单个轴突和多个树突，形成神经极性。尽管神经极性在信号的输入和输出中起着重要作用，这是神经元细胞的基本功能，但其形成和维持的分子机制仍然很少了解。这项研究的目的是对神经极性形成的分子机制进行全面识别和功能分析。在先前的研究中，我们使用高度敏感的二维电泳方法分析了6,197个蛋白质斑点，并使用质谱仪鉴定了92个蛋白质，并在培养的海马神经元极化期间表达增加了92个蛋白质。此外，已经分析了5,164个蛋白质斑点，以鉴定浓缩在82个神经轴突中的蛋白质。今年，我们发现了一种新型的蛋白质shotin1，这是92种蛋白共有的，其表达在神经元极性形成过程中的表达增加和集中在轴突上的82种蛋白质。当检查组织分布时，在大脑中特别表达了芽，其表达水平在出生后的第四天达到峰值。还揭示了在大鼠海马培养的神经元中，Shopin1在轴突生长锥中以极性形成浓缩。此外，Shotin1的异位过表达导致神经极性受到干扰，并导致了多余的轴突的形成。此外，当在神经元中表达带有EGFP的Shotin1并实时分析轴突生长锥中的亚细胞定位时，发现Shotin1经历了动态富集，并形成生长锥卵形植物植物和层。从以上结果得出结论，目前发现的shopin1是与神经轴突形成和极性形成有关的重要分子（在论文提交中）。

项目成果

Nomura, E., et al.: "Acid-labile surfactant improves in-solution dodecyl sulfate polyacrylamide gel protein digestion for matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometric peptide mapping"J.Mass Spectrometry. 39・2. 202-207 (2004)

Nomura, E. 等人：“酸不稳定表面活性剂改善了基质辅助激光解吸/电离质谱肽图谱中的溶液内十二烷基硫酸盐聚丙烯酰胺凝胶蛋白质消化”J.Mass Spectrometry 39・2。 2004）

Inagaki, N., et al.: "Electrophorese bidimensionnelle haute resolution sur gel extra large pour la proteomique"BIOforun Europe Edition Francaise. 1. 28-29 (2003)

Inagaki, N. 等人：“Electrophorese bidimensionnelle haute resolution sur gel extra Large pour la protomique”BIOforun 欧洲版法语。

Axon formation and elongation employing nerve growth cone localized molecule shootin1 or its splicing variants, and applications for nerve regeneration

利用神经生长锥局部分子shootin1或其剪接变体形成轴突和伸长，以及在神经再生中的应用

• 发表时间: 2005

神経成長円錐局在分子Shootin1もしくはそのスプライシングバリアントを利用した神経軸索の形成・伸長と神経再生への応用

使用神经生长锥局部分子 Shootin1 或其剪接变体应用于神经轴突的形成和延伸以及神经再生

• 发表时间: 2004

Inagaki, N., Katsuta, K.: "Large gel two-dimensional electrophoresis : improving recovery of cellular proteome"Curr.Proteomics. 1. 35-39 (2004)

Inagaki, N., Katsuta, K.：“大型凝胶二维电泳：提高细胞蛋白质组的恢复”Curr.Proteomics。