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カルシウムシグナルによる神経成長円錐の動態制御機構の解析

钙信号动态调控神经生长锥机制分析

基本信息

批准号：
16700297
负责人：
戸島拓郎
金额：
$ 2.05万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

神経系の発生過程において神経軸索先端部に現れる成長円錐は,多くの場合外界環境受容に伴うカルシウムシグナルによりその移動方向を転換させ,軸索を遠隔の標的へと牽引する。成長円錐の移動速度を規定する素要因は,(1)アクチン後方移動の速度,(2)アクチン線維-接着分子間クラッチの結合効率,(3)エンドサイトーシスされた接着分子/膜小胞のリサイクル速度・効率,の3点に要約される。すなわち成長円錐の旋回運動(誘引・反発)は,カルシウムシグナルが上記3要因のいずれかに変化を誘発し,その結果として成長円錐の左右で移動速度の非対称が生じた結果として説明できる。平成16年度は要因(1)と(2)を検証し,そのどちらも旋回運動に寄与しないことを明らかにした。平成17年度は,要因(3)を検証した。蛍光色素FM1-43を用いてエンドサイトーシスされた膜小胞を可視化した上で,ケージド化合物光解離法により成長円錐局所カルシウムシグナルを誘発した。その結果,成長円錐の誘引性旋回を引き起こすカルシウムシグナルに応じて膜小胞が成長円錐周辺部に選択的に輸送されることが明らかになった。この順行性膜輸送は微小管の動態を阻害することで消失した。さらに,pH感受性GFPを付加したVAMP2遺伝子を導入して,成長円錐周辺部に輸送された膜小胞の開口放出を可視化した。その結果,誘引性旋回を引き起こすカルシウムシグナルに応じた形質膜の再挿入が,成長円錐周辺部において誘発されることが明らかになった。以上の結果から,成長円錐の誘引性旋回運動を司る主要因は,カルシウムシグナルにより誘発される微小管依存性膜小胞輸送効率の変化(要因(3))であることが明らかになった。成長円錐周辺部に選択的に輸送された膜小胞が形質膜に再挿入されると成長円錐形質膜面積の左右差が生じ,それが一因となって成長円錐全体は旋回運動を呈すると考えられる。

During the development of the nervous system, the growth cone appears at the tip of the nervous system axis, and the external environment is subjected to various conditions. The direction of movement of the axis is changed, and the axis is pulled by the distant target. The main factors that determine the moving speed of the growth cone are: (1) the moving speed of the rear part of the adhesion cone;(2) the binding efficiency of the adhesion molecule;(3) the moving speed of the adhesion molecule/membrane cell; and (4) the following three points. The circular motion of the growth cone (induction and reaction) is caused by the three main factors mentioned above, and the result is caused by the asymmetric motion of the left and right movement speed of the growth cone. Heisei 16 years of the main cause (1) and (2) to prove that the movement of the cycle is sent to the next day In 2017, the main reason was (3). Photochrome FM1-43 was used to visualize membrane cells and to induce growth of membrane cells by photodissociation of compounds. As a result, the attractive cycle of the growth cone initiates the transport of membrane cells to the selected regions around the growth cone. The anterograde membrane transport of micro-tubes is a dynamic process. In addition, pH-sensitive GFP was added to the VAMP2 gene, and the opening of the membrane cell was visualized in the peripheral part of the growth cone. As a result, induced cycles are initiated and reintroduced into the plasma membrane of the growth cone. As a result, induced cyclic motion of growth cone is mainly caused by the change of microtube-dependent membrane cell transport efficiency (main cause (3)). The change of plasma membrane area of the growth cone is caused by the change of membrane cell and plasma membrane in the peripheral part of the growth cone.