The mechanism of axon-dendrite logistics (selective trafficking)

• Project/Area Number: 15K07056
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: Ogura Ken-ichi 横浜市立大学, 医学部, 助教 (20326028)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2016: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: C. elegans / 軸索 / 樹状突起 / 選択的輸送 / 極性 / 選択的小胞輸送

Outline of Final Research Achievements

A neural cell contains one cell body, one axon (for output) and dendrites (for input). The structural and functional differences are constructed by axon-dendrite selective trafficking at the neural cell body. The axon-dendrite selective trafficking is quite important for neural function. However, the molecular mechanisms are poorly understood.
I found that UNC-51 (an evolutionally conserved ser/thr kinase) and its binding partner UNC-14 (a RUN domain protein) were required for axon specific trafficking of UNC-33/CRMP2 that is important for neural polarity.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

神経細胞の軸索と樹状突起における選択的輸送機構は、ほとんどわかっていない。私はUNC-51およびその結合分子UNC-14が、神経細胞の極性形成因子UNC-33/CRMP2の軸索特異的輸送に重要であることを見出した。これは、学術的意義が大きい。
一方、UNC-51は、神経軸索の再生に必要であるとともに、ヒト相同分子ULK4は、統合失調症の原因遺伝子である。軸索再生機構には不明の点が多く、また、統合失調症の発症機構はほとんどわかっていない。本研究成果から、軸索再生、及び、統合失調症と物流との機能関連の発見、臨床応用への礎となることが期待される。これは、社会的意義が大きい。

Research Products

• [Presentation] C. elegansにおける軸索・樹状突起の極性形成および選択的輸送機構 (2018)
  • Author(s): 小倉顕一
  • Organizer: 第４１回日本分子生物学会年会
• [Presentation] A conserved ser/thr kinase UNC-51 and its binding partner UNC-14 are required for axon-dendrite polarity in Caenorhabditis elegans. (2017)
  • Author(s): Ken-ichi Ogura
  • Organizer: 21st International C. elegans Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] C. elegansのUNC-51（ser/thr kinase）とその結合分子UNC-14（RUN domain protein）は、UNC-33/CRMPの細胞内局在を制御することにより軸索・樹状突起の極性形成を制御する。 (2017)
  • Author(s): 小倉顕一
  • Organizer: 日本分子生物学会
• [Presentation] C. elegansのUNC-51（autophagy related ser/thr kinase）とその結合分子UNC-14（RUN domain protein）、UNC-73（Rac GEF）は、軸索・樹状突起の極性形成および選択的輸送に必要である。 (2016)
  • Author(s): 小倉顕一
  • Organizer: 第３９回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] 線虫C. elegansにおいて、オートファジー関連キナーゼであるUNC-51とその結合分子は軸索と樹状突起における物流（選択的輸送）を制御する。 (2015)
  • Author(s): 小倉顕一、五嶋良郎
  • Organizer: 第３８回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] A conserved ser/thr kinase UNC-51 and its binding partners are required for axon-dendrite logistics (selective trafficking) in Caenorhabditis elegans. (2015)
  • Author(s): Ken-ichi Ogura, Yoshio Goshima
  • Organizer: C. elegans 2015 20th INTERNATIONAL MEETING
  • Place of Presentation: UCLA, Los Angeles, U.S.A.
  • Year and Date: 2015-06-24