Molecular mechanisms that control column polarity in the brain by the gradient of Wnt l igands

通过 Wnt 配体梯度控制大脑柱极性的分子机制

• 批准号: 22KF0151
• 负责人: 佐藤 純
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0151/
• 关键词: カラム構造; ショウジョウバエ; 視覚中枢; Wnt; PCP

脳の高次機能は多数の神経細胞から成る精密な神経回路によって実現する。一方、複数の神経細胞が円筒状に集積したカラム構造が脳の機能単位として働くことが知られているが、カラムの形成機構はほとんど分かっていない。本研究ではカラム内における個々の神経細胞の位置や極性を制御する機構を、Wntファミリーの分泌タンパク質の働きに着目して解明する。Wntリガンドは平面細胞極性(PCP)を制御することがハエの翅を用いた研究から明らかにされているため、PCP制御分子の細胞内局在がWntによってどのように制御されるか明らかにすることで、Wnt/PCPシグナルによるカラム形成機構を解明する。一般的に、Wntリガンドの細胞外勾配は、PCPタンパク質の非対称な分布を通してPCPシグナルを制御すると考えられてきた。しかし、最近の研究では、Wnt リガンドはハエの翅のPCPに必要ないことが議論されている。一方、我々の以前の研究では、Wntリガンドの変異体では神経細胞の極性異常が見られることが明らかになった。本研究では、ハエの脳をモデル系として用い、Wntリガンドが神経発生においてどのようにPCPシグナルを制御しているのか特に、これら蛋白質の細胞内局在の変化に着目して解明する。Wntリガンドが広範囲に渡って神経細胞の方向性を決定するメカニズムを明らかにするため、これまでにWntリガンドの受容体およびその下流で働くFz1, Fz2, Vangの細胞内局在を着目している細胞種特異的に可視化するGFPノックイン系統を作成した。しかし、蛍光シグナルが非常に弱かったため、GFPのコピー数を増やした新たなノックイン系統を作成を開始した。

高阶脑功能是通过由许多神经元细胞组成的精确神经回路实现的。另一方面，众所周知，以圆柱形状积累的多个神经元的柱结构充当大脑的功​​能单位，但鲜柱形成的机理却鲜为人知。这项研究将阐明调节单个神经元在色谱柱中的位置和极性的机制，重点是Wnt家族的分泌蛋白的功能。由于使用蝇翅的研究表明，Wnt配体调节平面细胞极性（PCP），我们将阐明如何通过Wnt调节PCP调节分子的亚细胞定位，我们将通过WNT/PCP信号阐明柱形成的机理。通常，Wnt配体的细胞外梯度被认为可以通过PCP蛋白的不对称分布来调节PCP信号。但是，最近的研究辩论说，飞翅的PCP不需要Wnt配体。同时，我们以前的研究表明，在Wnt配体的突变体中发现了神经元极性异常。在这项研究中，我们使用蝇脑作为模型系统来阐明Wnt配体在神经发生过程中如何调节PCP信号，尤其是通过关注这些蛋白质的亚细胞定位的变化。为了阐明Wnt配体在各个区域中确定神经元方向的机制，我们创建了GFP敲击线的特定于细胞类型的可视化，该可视化以前侧重于Wnt配体受体的亚细胞定位以及下游FZ1，FZ2，FZ2和VANG。但是，荧光信号非常弱，因此我们开始创建一个新的敲入应变，而GFP的拷贝数增加。

项目成果

Getting Started in Mathematical Life Sciences ~From MATLAB programming to computer simulations~

数学生命科学入门 ~从 MATLAB 编程到计算机模拟 ~

• 发表时间: 2023
• 作者: Wang Miaoxing;Sato Makoto;Sato Makoto
• 通讯作者: Sato Makoto

Bi-directional Eph/Ephrin signaling organizes the columnar structure under the control of Neurexin in the fly brain

双向 Eph/Ephrin 信号在果蝇大脑中 Neurexin 的控制下组织柱状结构

• 发表时间: 2022
• 作者: Wang;M.;Sato;M.
• 通讯作者: M.