神経細胞の極性形成を規定する神経系特異的スプライシング機構の解明

• Project/Area Number: 14J03463
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Neurophysiology / General neuroscience
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 大西 隆史 九州大学, 医学系学府, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: スプライシング / protrudin / SRRM4 / nSR100 / ゲノム編集 / 極性形成 / 神経細胞 / LC-MS/MS

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、神経細胞の極性形成に関与する膜タンパク質protrudinの神経細胞特異的スプライシングの制御メカニズムの解明を通じて、神経細胞におけるスプライシングと極性形成の新たな関係性を示すことである。
今年度は、昨年度までに同定した、スプライシングに必要なトランス因子の制御メカニズムをより詳細に検討し、またprotrudinのスプライシング異常が極性形成にどのような影響があるのかを検討した。
同定されたトランス因子SRRM4は、神経細胞において発現し、選択的スプライシングを受けるエクソンの上流に存在するUGCモチーフを認識する。実際にprotrudinにおいても同様のモチーフが存在し、このモチーフに変異を加えるとSRRM4の認識の低下および、protrudinの神経型スプライシング産物の減少が確認できた。
SRRM4の欠損は、種々のスプライシング異常をきたし、結果として表れる表現型の一つに神経突起形成不全/神経極性形成不全がある。Protrudinがこの表現型に関与するか否かを、神経系細胞株Neuro2aを用いて検討した。SRRM4を抑制したNeuro2a細胞での神経突起形成不全はprotrudinの神経型スプライシング産物の発現により回復した。また、ゲノム編集技術によりprotrudinの神経型スプライシング産物が産生されないようにしたNeuro2a細胞では、神経突起伸長が生じなかった。
これらの現象は細胞株のみならず、胚性幹細胞(ES細胞)でも同様の結果が見られている。
以上の結果から言えることは、SRRM4によって惹起される神経突起伸長の大部分はprotrudinのスプライシングを制御することで引き起こされていると言うことである。これは今までに知られていないメカニズムであり、一つの遺伝子のスプライシング異常が極性形成に関与するという証拠であるといえる。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] SRRM4-dependent neuron-specific alternative splicing of protrudin transcripts regulates neurite outgrowth. (2017)
  • Author(s): Ohnishi, T., Shirane, M., and Nakayama, K. I.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Issue: 1 Pages: 709-719
  • DOI: 10.1038/srep41130
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Protrudin regulates endoplasmic reticulum morphology and function associated with the pathogenesis of hereditary spastic paraplegia (2014)
  • Author(s): Hashimoto Y., Shirane M., Matsuzaki F., Saita S., Ohnishi T., Nakayama KI.
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry Volume: 19 Pages: 12946-61
  • Peer Reviewed
• [Presentation] SRRM4依存的なprotrudinのスプライシングは神経突起伸長を制御する (2016)
  • Author(s): 大西隆史、白根道子、中山敬一
  • Organizer: 第39回分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Remarks]
  • URL: http://www.bioreg.kyushu-u.ac.jp/saibou/index.html