神経幹細胞の時間的変化と休眠の分子機構

• Project/Area Number: 17045034
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: 一色 孝子 国立遺伝学研究所, 新分野創造センター, 助教授 (10342750)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥4,900,000 (Direct Cost: ¥4,900,000); Fiscal Year 2006: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2005: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000)
• Keywords: 神経 / 幹細胞 / 転写 / 細胞分化 / 系譜形成 / 発生

Research Abstract

ショウジョウバエの頭部と胸部の神経幹細胞は、胚発生後期に休眠状態に入り、長い休眠期を経た後、幼虫後期に分裂を再開して成虫神経系に必要な大量の神経細胞群を産生する。このように幹細胞の休眠は、発生段階に応じた神経細胞の産生や神経系の規模を規定するのに必要な現象であるが、そのメカニズムについては多くが不明である。本年度は、昨年度から引き続き進めていた休眠時期の正確な同定をモデル神経幹細胞において完了することができた。その結果にもとづき、これまで解析してきた転写因子発現で表される神経幹細胞の自律的な時間変化が、娘細胞の個性だけでなく、神経幹細胞の休眠やその後の成虫神経系の形成に関わる現象も制御していることを明らかにした。神経幹細胞が休眠に入るためには、時期特異的転写因子Castorによって転写因子Pdmの発現が抑制されることが必要であった。さらに、Castorは幼虫型神経幹細胞の分裂に必須であることが報告されている転写因子Grainyheadの発現を誘導していた。このことは、Castorが、再活性化ののち幼虫型に変換した幹細胞が胚性期とは異なる分裂を行うためのセットアップに関与していることを示している。以上の結果から、各々の神経幹細胞において独立して進行する時間変化が、休眠や幼虫型神経幹細胞への変換の制御において重要な役割を果たしていることが明らかになった。
以上の知見に加えて、本研究で確立した神経幹細胞の休止/活性化の制御を探求するモデル幹細胞系譜を用いて、休止期の神経幹細胞の劇的な形態変化も観察することができており、この系は、今後、神経幹細胞の休止/活性化のより一般的な理解につながる研究を進めることにも非常に有用であると考えている。