神経軸索側枝誘導に関与する分子の探索と機能解析

• Project/Area Number: 12053207
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 塩見 健輔 筑波大学, 大学院・人間総合科学研究科, 助手 (00311598)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桝 正幸 筑波大学, 大学院・人間総合科学研究科, 教授 (20243032) ; 千田 大 東京大学, 医科学研究所, 助手 (90312842)
• Project Period (FY): 2000 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥53,500,000 (Direct Cost: ¥53,500,000); Fiscal Year 2004: ¥10,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000); Fiscal Year 2003: ¥10,300,000 (Direct Cost: ¥10,300,000); Fiscal Year 2002: ¥11,000,000 (Direct Cost: ¥11,000,000); Fiscal Year 2001: ¥11,400,000 (Direct Cost: ¥11,400,000); Fiscal Year 2000: ¥10,800,000 (Direct Cost: ¥10,800,000)
• Keywords: 神経回路形成 / 軸索側枝 / Gene Chip法 / マウス / 電気穿孔法 / GeneChip / 軸索側枝形成 / 大脳皮質第5層 / 皮質脊髄路 / 神経回路 / 神経軸索 / 遺伝子スクリーニング / 側枝 / マイクロアレイ / 初代培養

Research Abstract

機能的な神経回路形成の最終過程として、標的細胞から分泌される因子によって神経軸索に側枝が誘導され、次いでシナプスが形作られる興味深い過程がある。しかしながら、軸索側枝を誘導する分子の実体に関しては未だ不明である。本研究は、この軸索側枝誘導分子を同定し、その機能を解析する事を目的としている。
昨年度までに、我々は皮質脊髄路の側枝形成に着目し、Gene Chip法を用いて、軸索側枝誘導活性を持つ事が知られている組織に特異的に発現している複数の遺伝子を単離し、脳内での発現パターンと発現時期について詳細な解析を行い、軸索側枝誘導分子の候補となる遺伝子を絞り込んだ。
今年度は、マウス子宮内胎仔脳に対する電気穿孔法による遺伝子導入系を確立し、in vivoにおける機能解析を行なった。遺伝子導入条件を検討した結果、胎生12.5日目のマウス胎仔にこの方法を適用する事によって、目的の遺伝子を皮質脊髄路の周囲に異所的に強制発現させる事や、橋核で過剰発現させる事が可能となった。また異なる条件で電気穿孔法を行う事によって、大脳皮質第5層の皮質脊髄路起始細胞に目的の遺伝子を強制発現させる事も可能となった。前者により、軸索側枝誘導因子の候補遺伝子の機能を、後者により候補因子に対する受容体遺伝子の機能、あるいはその受容体のドミナントネガティブフォームの効果を調べる事が可能になった。そこでマウス子宮内胎仔脳に対する電気穿孔法を用いて、いくつかの候補遺伝子およびそれらに対する受容体遺伝子の機能解析を行った。その結果、現在までに、ある遺伝子の強制発現では軸索誘導の異常が、また別の遺伝子では細胞移動の異常が認められるなど、候補遺伝子の生体内での機能の一部が解明された。

Research Products

• [Journal Article] Identification and differential expression of multiple isoforms of mouse Coiled-coil-DIX1 (Ccd1), a positive regulator of Wnt signaling (2005)
  • Author(s): Shiomi K, Kanemoto M, Keino-Masu K, Yoshida S, Soma K, Masu M.
  • Journal Title: Molecular Brain research (In press)
• [Journal Article] Conversion of biliary system to pancreatic tissue in Hes1-deficient mice. (2004)
  • Author(s): Sumazaki R, Shiojiri N, Isoyama S, Masu M, Keino-Masu K, Osawa M, Nakauchi H, Kageyama R, Matsui A.
  • Journal Title: Nature Genetics 36 Pages: 83-87
• [Publications] Shiomi, K., Uchida, H., Keino-Masu, K., Masu, M.: "Ccd1, a novel protein with a DIX domain, is a positive regulator in the Wnt signaling during zebrafish neural patterning"Current Biology. 13. 73-77 (2003)
• [Publications] Ohto et al.: "Identification of a novel non-lysosomal sulphatase expressed in the floor plate, choroid plexus and cartilage"Genes to Cells. 7. 173-186 (2002)
• [Publications] Tsukada et al.: "Activation of protein kinase A by nitric oxide in cultured dorsal root ganglion neurites of the rat, examined by a fluorescence probe, ARII"Neuroscience Letters. 318. 17-20 (2002)
• [Publications] Sato et al.: "Distribution of cystine/glutamate exchange transporter, system xc, in the mouse brain"Journal of Neuroscience. 22. 8028-8033 (2002)
• [Publications] Shiomi et al.: "Ccd1, a novel protein with a DIX domain, is a positive regulator in the Wnt signaling during zebrafish neural patterning"Current Biology. 13. 73-77 (2003)
• [Publications] Tsukada, S.et al.: "Activation of protein kinase A by nitric oxide in cultured dorsal root ganglion neurites of the rat, examined ……"Neuroscience Letters. 318. 17-20 (2002)
• [Publications] Ohto, T.et al.: "Identification of a novel non-lysosomal sulfatase expressed in the floor plate, choroid plexus, and cartilage"Genes to Coms. 7・2. 173-186 (2002)
• [Publications] Tominaga, M.et al.: "Potentiation of capsaicin receptor activity by metabortopic ATP receptors as a possible mechanism for ATP-evolved ……"Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 98. 6951-6956 (2001)
• [Publications] 桝正幸: "神経走行を沢定する軸索ガイダンス分子"Moleculer Medicine. 37. 238-246 (2000)
• [Publications] 桝正幸: "神経分化と神経回路構築の分子機構"実験医学. 18・19. 2636-2643 (2000)