神経回路形成に機能するシナプス前後細胞間認識の分子機構

突触前和突触前细胞间识别在神经回路形成中发挥作用的分子机制

基本信息

批准号：
09J08033
负责人：
杉江淳
金额：
$ 0.9万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J08033/
关键词：
Drosophila Cell adhesion Hibris 神経発生ショウジョウバエ nephrin NEPH1ホモログ細胞接着

项目摘要

脳の高次機能を司る中枢神経系は複雑かつ精密な神経回路から成る。神経回路が形成されるためには、その基本単位であるシナプス前神経細胞とシナプス後神経細胞が正確な場所と時期にマッチングする必要がある。しかし、シナプス前後細胞が決められた場所でお互いを認識し、正しく結合していく分子機構について未知な点を多く残す。この問題を解明するために、ショウジョウバエの一次視覚系神経節であるラミナの形成に着目した。ラミナは、主に視神経軸索(シナプス前)とラミナ神経細胞(シナプス後)から構成され、規則正しい構造を持つ神経節である。本研究では、ラミナ神経細胞が視神経軸索に会合する過程において働く実行因子を特定し、正確な神経ネットワークを構築する分子メカニズムを解明することを目的とした。そのために、シナプス前後細胞が相互認識できない変異体を用いてマイクロアレイによる網羅的なスクリーニングを行った。スクリーニングと解析の結果、脊椎動物のNephrinホモログである細胞接着因子、Hibris (Hbs)がラミナ神経細胞で機能することが明らかになった。ラミナ神経細胞で発現する細胞接着因子Hbsは、視神経軸索で発現するパートナー分子と結合する事で働いていると考えられた。Hbsのパートナー分子探索の結果、視神経で働く因子としてNEPH1ホモログであるRoughest (Rst)を同定した。本研究から、ショウジョウバエの視覚系中枢において、シナプス前後細胞の正確な位置関係が形成される際の細胞間コミュニケーションにNephrin/NEPH1ホモログの細胞接着が関与する事が示された。この成果は、脊椎動物の神経中枢におけるシナプス前後神経細胞間認識のさらなる理解に繋がる可能性がある。

控制高阶大脑功能的中枢神经系统由复杂而精确的神经回路组成。为了形成神经回路，有必要使突触前和突触后神经元的基本单元匹配确切的位置和时机。然而，它留下了许多未知点，涉及分子机制，其中突触前细胞彼此识别并在指定位置彼此正确结合。为了澄清这个问题，我们专注于果蝇的主要视觉神经节层的形成。薄片是神经节，主要由视神经轴突（突触前）和薄片神经细胞（突触后）组成，并具有规则的结构。这项研究旨在确定在与视神经轴突相关的椎板神经元过程中起作用的执行因子，并阐明建立准确的神经网络的分子机制。为此，使用微阵列使用突触前细胞识别的突变体进行了全面的筛选。筛查和分析表明，细胞粘附因子Hibris（HBS）是脊椎动物的肾素同源物，在椎板神经元中的功能。据认为，在椎板神经元中表达的细胞粘附因子HBS通过与视神经轴突表达的伴侣分子结合起作用。由于寻找HBS的伴侣分子，我们确定了Neph1同源性最粗糙（RST），这是在视神经中起作用的因素。这项研究表明，当在果蝇视觉系统的中心形成了突触前细胞之间的准确位置关系时，肾素/NEPH1同源物的细胞粘附参与细胞 - 细胞通信。这项成就可能会导致对脊椎动物神经中心的突触前和神经元识别的进一步理解。