Elucidation of the signal integration mechanism on R-Ras family small GTPase in axonal guidance

• Project/Area Number: 17K07340
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Functional biochemistry
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: Oinuma Izumi 兵庫県立大学, 生命理学研究科, 教授 (40452297)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 軸索 / 低分子量G蛋白質 / 細胞骨格 / ゲノム編集 / 軸索ガイダンス / 樹状突起 / スパイン / actin / R-Ras / axon / guidance / small GTPase / electroporation / 神経細胞 / 軸索分枝 / R-Rasサブファミリー / M-Ras / TC21 / シグナル伝達 / 低分子量Gタンパク質 / 神経科学

Outline of Final Research Achievements

In this study, we performed two experimental projects. The first project is elucidation of TC21 function on formation of dendritic spine. The second project is labelling endogenous synaptic protein within post mitotic neurons using CRISPR/Cas to visualize dynamics of the endogenous proteins.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

われわれの最終目標は、損傷を受けた中枢神経細胞から再び神経繊維伸長させ、機能的神経回路を再構築することである。近年、損傷した脳神経組織に幹細胞から作出した神経細胞を移植するというアプローチからの再生医療研究が精力的に進められている。しかしながら、最近の知見で、神経損傷時に一部の神経細胞は一定期間生存を維持していることが明らかになってきている。従って、移植に依らずとも、神経細胞に備わっている内在性の神経伸長能力を賦活化させることで、損傷神経細胞が新たな神経回路を構築することができ、機能回復につながる可能性があると考え、損傷神経細胞に対する遺伝子置換操作による神経再生を目指し、研究に挑んだ。

Research Products

• [Journal Article] Imaging Endogenous Synaptic Proteins in Primary Neurons at Single-Cell Resolution Using CRISPR/Cas9 (2019)
  • Author(s): Takahiko Matsuda & Izumi Oinuma
  • Journal Title: Molecular Biology of the Cell Volume: 30 Issue: 22 Pages: 2838-2855
  • DOI: 10.1091/mbc.e19-04-0223
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Optimized CRISPR/Cas9-mediated in Vivo Genome Engineering Applicable to Monitoring Dynamics of Endogenous Proteins in the Mouse Neural Tissues (2019)
  • Author(s): Takahiko Matsuda & Izumi Oinuma
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Issue: 1 Pages: 11309-11309
  • DOI: 10.1038/s41598-019-47721-4
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Dynamic spatiotemporal patterns of alternative splicing of an F-actin scaffold protein, afadin, during murine development (2019)
  • Author(s): Matsuda T, Namura A, Oinuma I.
  • Journal Title: Gene Volume: 689 Pages: 56-68
  • DOI: 10.1016/j.gene.2018.12.020
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differential regional and subcellular localization patterns of afadin splice variants in the mouse central nervous system (2018)
  • Author(s): Ohama D, Matsuda T, Oinuma I.
  • Journal Title: Brain Research Volume: 1692 Pages: 74-86
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2018.05.004
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Spatio-temporally regulated alternative splicing of an actin scaffold afadin is necessary for proper cortical layer 2/3 neural circuit formation (2018)
  • Author(s): 大浜大揮、生沼泉
  • Organizer: 第４１回日本神経科学大会(Neuroscience2018)
• [Presentation] 低分子量Gタンパク質R-Rasがシグナルハブとして指揮する多彩な細胞機能 (2018)
  • Author(s): 生沼泉
  • Organizer: 大阪大学生命科学研究科研究交流会(FBSコロキウム)
  • Invited
• [Presentation] アクチン足場蛋白質afadinはNeuropilin-1と直接結合し、脳梁軸索の軸索間接着を介した束化を制御する (2018)
  • Author(s): 大浜大揮、生沼泉
  • Organizer: 第９１回日本生化学会大会
• [Presentation] マウス中枢神経系における細胞骨格制御因子afadinの２種類のスプライスバリアントの発現・局在差異の解析 (2018)
  • Author(s): 松田孝彦、大浜大揮、生沼泉
  • Organizer: 第９１回日本生化学会大会
• [Presentation] アクチン足場タンパク質のスプライシングの時空間制御が担う神経回路構築 (2018)
  • Author(s): 生沼泉
  • Organizer: 第９１回日本生化学会大会
  • Invited
• [Presentation] 神経発達を担うアクチン足場蛋白質の選択的スプライシングの時空間制御 (2018)
  • Author(s): 生沼泉
  • Organizer: 神経発達・再生研究会（生理学研究所研究会）
  • Invited
• [Presentation] 脳梁軸索回路構築はセントラルドグマのレベルで規定される (2018)
  • Author(s): 生沼泉
  • Organizer: 大阪大学蛋白質研究所セミナー
  • Invited
• [Presentation] アクチン足場蛋白質 afadin の選択的スプライシングが脳梁軸索の束化を時空間的に制御する (2018)
  • Author(s): 大浜大揮、生沼泉
  • Organizer: 次世代脳冬のシンポジウム
• [Presentation] アクチン足場分子の選択的スプライシングの時空間制御が担う脳梁軸索ガイダンスの新概念 (2018)
  • Author(s): 生沼泉
  • Organizer: 次世代脳冬のシンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 軸索分岐制御因子afadinのアイソフォームの脳神経系での発現の時空間的差異の検証 (2017)
  • Author(s): 岩田彩、松田孝彦、生沼泉
  • Organizer: 第６４回生化学会近畿支部例会
• [Presentation] 軸索形態制御因子afadinの2つのアイソフォームの大脳皮質神経回路構築における生理機能の解明 (2017)
  • Author(s): 大浜大揮、生沼泉
  • Organizer: 第６４回生化学会近畿支部例会
• [Presentation] 細胞骨格制御因子afadinの神経特異的スプライスバリアントの産生機構解明の試み (2017)
  • Author(s): 名村有紗、松田孝彦、生沼泉
  • Organizer: 第６４回生化学会近畿支部例会
• [Presentation] 大脳皮質神経回路構築におけるアクチン足場蛋白質 afadin の2つのアイソフォームの発現時期と機能の検証 (2017)
  • Author(s): 大浜大揮、生沼泉
  • Organizer: 第５７回生命科学夏の学校（生化学若い研究者の会）
• [Presentation] 神経細胞の形態形成を担うafadinの選択的スプライシングを制御する因子の探索 (2017)
  • Author(s): 名村有紗、松田孝彦、生沼泉
  • Organizer: 第５７回生命科学夏の学校（生化学若い研究者の会）
• [Presentation] マウス大脳皮質2/3層神経細胞の発達における長短2つの afadin アイソフォームの機能差異 (2017)
  • Author(s): 大浜大揮、生沼泉
  • Organizer: 生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017）
• [Presentation] アクチン足場タンパク質afadinの2つのスプライスバリアントの発現差異の解析 (2017)
  • Author(s): 名村有紗、松田孝彦、生沼泉
  • Organizer: 生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017）
• [Remarks] 研究者個人のHP
  • URL: http://homepage1.canvas.ne.jp/izumi/
• [Remarks] researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/7000008636/
• [Remarks] 個人ホームページ
  • URL: http://homepage1.canvas.ne.jp/izumi/