Analysis of local protein synthesis in growth cones in relation to dynamics of cytoskeleton

Research Project

Project/Area Number	18K06818
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 48010:Anatomy-related
Research Institution	Tokyo Medical and Dental University
Principal Investigator	Hoshi Osamu 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (10303124)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	武井延之新潟大学, 脳研究所, 准教授 (70221372) 長雄一郎東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (90334432)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords	成長円錐 / 局所的蛋白合成 / 細胞骨格 / アクチンフィラメント / 原子間力顕微鏡 / チュブリン
Outline of Final Research Achievements	We revealed that brain derived neurotrophic factor (BDNF) rapidly activates translation and enhances novel protein synthesis in growth cones of rat dorsal root ganglion (DRG) neuron through the mTOR signaling. We found that ribosomes, many of which colocalized with actin filament, moved away from actin filament when BDNF and nerve growth factor (NGF) enhanced novel protein synthesis in growth cones of DRG.
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	細胞体から離れた部位で刺激に応じて迅速な機能変化が必要な神経細胞では、細胞体から合成された蛋白を輸送するのは必ずしも効率的ではない。細胞体から離れた部位での刺激に対する構造・機能変化においては、局所的蛋白合成が重要な役割を担っている。本研究では、神経細胞の成長円錐において脳由来神経成長因子の刺激により、局所的な蛋白合成が亢進することを定量的に明らかにした。また、それに伴ってアクチン線維の近傍に多くが存在していたリボソームが、アクチン線維から離れて会合し、ポリソームを形成していくことを示唆する所見を得た。これらは、成長円錐の構造・機能解析を進めていく上で、意義ある知見と考えられる。