神経軸索誘導に関与する分子の探索と機能解析

• Project/Area Number: 12053214
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 能瀬 聡直 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (30260037)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 谷藤 高子 (森本 高子 / 谷藤 高子(森本 高子) / 谷藤 高子(森本)) 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (10311648) ; 高須 悦子 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (30282718)
• 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: ショウジョウバエ / 軸索誘導 / 標的認識 / マイオポディア / シナプス / 筋肉 / 神経回路 / 運動神経 / シナプス形成 / カプリシャス / 視神経 / 神経筋 / 神経発生 / 神経軸索 / 異所発現トラップ / 神経認識 / 神経

Research Abstract

ショウジョウバエ胚の神経筋結合系において、標的認識の際、標的である筋肉細胞がアクチン性の突起(myopodia)を出していることが報告されている。myopodiaは成長円錐との相互作用によりシナプス部に動的に凝集することから、標的認識において重要な構造である可能性が報告されている。しかしながら、その標的認識過程における役割は必ずしも明確ではなかった。そこで本研究においては、標的認識分子カプリシャスの局在とmyopodiaとの関連を解析した。蛍光蛋白質GFPとの融合蛋白質(Caps-GFP)をGAL4-UASシステムを用い特定の筋肉において強制発現させ、共焦点レーザー顕微鏡を用いてその挙動を追った。すると興味深いことに、Caps-GFPは、myopodiaの先端部に集積していた。この結果は標的細胞が突起の先端部に標的認識分子を提示しながら、積極的にシナプス前細胞の成長円錐を探索していることを示唆するものである。Caps-GFPは、myopodiaの先端部への局在は、運動神経が末梢へと伸びていかないミュータントprosperoにおいても起こることから、神経非依存的であることが分かった。さらに、実際に標的認識が、myopodia先端部においておこるかを調べるため、運動神経軸索と筋肉とが最初に接触を開始する瞬間をライブイメージングによって捉えることを試みた。このため、elav-gal4,M12-gal4株を用い、運動神経細胞と筋肉の両方に膜結合型GFPを発現し、その微細構造を可視化した。その結果、確かに、神経筋間の最初の接触がmyopodiaの先端部においておこることを見いだした。以上の結果はシナプス後細胞の方も結合相手の認識過程に能動的に関与するという考え方を支持している。

Research Products

• [Journal Article] Developmental stage-dependent modulation of synapses by postsynaptic expression of activated calcium/calmodulin-dependent protein kinase II. (2004)
  • Author(s): Morimoto-Tanifuji, T., Kazama, H., Nose, A.
  • Journal Title: Neuroscience 274 Pages: 797-806
• [Journal Article] Formin3 is required for assembly of the F-actin structure that mediates tracheal fusion in Drosophila. (2004)
  • Author(s): Tanaka, H., Takasu, E., Aigaki, T., Kato, K., Hayashi, S., Nose, A
  • Journal Title: Developmental Biology 49 Pages: 413-425
• [Publications] 風間北斗, 森本(谷藤)高子, 能瀬聡直: "Postsynaptic activation of CaMKII promoted pre-and postsynaptic maturation of Drosophila neuromuscular Junctions"Neuroscience. 117. 615-625 (2003)
• [Publications] 梅宮猛, 高須悦子, 竹市雅俊, 相垣敏郎, 能瀬聡直: "Forked end : a novel transmembrane protein involved in neuromuscular specificity in Drosophila identified by gain-of-function screening"Journal of Neurobiology. 51. 205-214 (2002)
• [Publications] 風間北斗, 森本(谷藤)高子, 能瀬聡直: "Postsynaptic activation of CaMKII promoted pre-and postsynaptic maturation of Drosophila neuromuscular junctions"Neuroscience. 117. 615-625 (2003)
• [Publications] 梅宮猛, 高須悦子, 竹市雅俊, 相垣敏郎, 能瀬聡直: "Forked end : a novel transmembrane protein involved in neuromuscular specificity in Drosophila identified by gain-of-function screening"Journal of Neurobiology. (in press).