DNA修復遺伝子ノックアウトマウスによる大脳皮質細胞の発生・分化制御機構の解析

多様な個性を持った神経細胞の発生・分化過程を明らかにすることは、脳の細胞構築・機能を解明するために重要な課題である。研究代表者らはこれまでにDNA修復遺伝子Polβノックアウトマウスにおいて分化直後の神経細胞が異常なアポトーシスを起こすこと、神経投射異常が生じることなどを明らかにした。これはゲノム構造の維持を担うDNA修復が神経細胞の発生、分化に深く関与することを示唆する。大脳皮質神経細胞の発生と活動依存的変化の2つの分化過程に注目し、転写因子とクロマチン構造変換因子、DNA修復酵素を蛍光タンパク質(GFP)により可視化し核内での時空間的動態を解析することで遺伝子発現をゲノム構造制御としてとらえその機構を解明することを目指した。1・発生過程の動態解析昨年度の研究でDNA修復酵素GFP-XRCC1発現ベクターを導入した細胞は、DNA損傷と考えられる部位にXRCC1が点状に集積するのを観察した。このベクターを発生過程の胎児マウス大脳皮質に遺伝子導入し、個体での動態を解析した。脳室帯の神経前駆細胞から皮質板への移動中の細胞の核ではXRCC1の点状の集積が観察された。一方、移動を終えた皮質板の細胞では点状の集積が減少し核内での一様な分布が観察された。これはノックアウトマウスでのアポトーシスの分布とも一致しており、大脳皮質形成時の修復過程の可視化に成功したと考えられる。したがって、大脳皮質構築においてDNA修復酵素の機能によりゲノム構造が維持されることが分化の重要な要因になることが示唆される。2・神経活動依存的変化における動態解析クロマチン構造の制御を行うヒストン脱アセチル化酵素HDAC9と活動依存的な活性を示す転写因子CREBの補助因子を上記の方法で可視化することに成功した。高カリウム溶液により活動変化を誘導することで、これらの核への局在性が変化することが明らかになった。

多様な個性を持った神経細胞の発生・分化過程を明らかにすることは、脳の細胞構築・機能を解明するために重要な課題である。研究代表者らはこれまでにDNA修復遺伝子Polβノックアウトマウスにおいて分化直後の神経細胞が異常なアポトーシスを起こすこと、神経投射異常が生じることなどを明らかにした。これはゲノム構造の維持を担うDNA修復が神経細胞の発生、分化に深く関与することを示唆する。大脳皮質神経細胞の発生と活動依存的変化の2つの分化過程に注目し、転写因子とクロマチン構造変換因子、DNA修復酵素を蛍光タンパク質(GFP)により可視化し核内での時空間的動態を解析することで遺伝子発現をゲノム構造制御としてとらえその機構を解明することを目指した。1・発生過程の動態解析昨年度の研究でDNA修復酵素GFP-XRCC1発現ベクターを導入した細胞は、DNA損傷と考えられる部位にXRCC1が点状に集積するのを観察した。このベクターを発生過程の胎児マウス大脳皮質に遺伝子導入し、個体での動態を解析した。脳室帯の神経前駆細胞から皮質板への移動中の細胞の核ではXRCC1の点状の集積が観察された。一方、移動を終えた皮質板の細胞では点状の集積が減少し核内での一様な分布が観察された。これはノックアウトマウスでのアポトーシスの分布とも一致しており、大脳皮質形成時の修復過程の可視化に成功したと考えられる。したがって、大脳皮質構築においてDNA修復酵素の機能によりゲノム構造が維持されることが分化の重要な要因になることが示唆される。2・神経活動依存的変化における動態解析クロマチン構造の制御を行うヒストン脱アセチル化酵素HDAC9と活動依存的な活性を示す転写因子CREBの補助因子を上記の方法で可視化することに成功した。高カリウム溶液により活動変化を誘導することで、これらの核への局在性が変化することが明らかになった。