極長鎖脂肪酸産生による神経軸索成長の制御機構の解明
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21K06390
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
本多 敦子 新潟大学, 医学部, 助教 (40467072)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野住 素広 新潟大学, 医歯学系, 講師 (00420323)
伊藤 泰行 新潟大学, 医歯学系, 助教 (70710573)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 神経成長 / 極長鎖脂肪酸 / 脂質ラフト / 神経成長円錐 / 神経極性 / 神経軸索 / セラミド / lipid order / 神経軸索成長 / 極長鎖脂肪酸伸長酵素 / 脂質マイクロドメイン / 脂肪酸伸長サイクル |
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| Outline of Research at the Start |
発生過程の神経細胞において、「成長円錐」とよばれる細胞体から離れた軸索先端の構造体には、極長鎖脂肪酸産生に関わる脂肪酸伸長酵素が豊富に存在し、軸索成長などの劇的な膜変化に応じての脂質供給に関与していると考えられているが、成長円錐における極長鎖脂肪酸産生の実体は不明である。
成長円錐小胞体での脂肪酸酵素GPSN2による極長鎖脂肪酸産出は、どのような代謝を経て軸索成長に作用するのか？申請者は、その作用が自身の見出した成長円錐の脂質マイクロドメイン（ラフト）の形成に大きく寄与するのではと仮説を立て本研究において検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経成長円錐の脂質ラフト形成や軸索成長における極長鎖脂肪酸産生の生理的役割を解明するため、成長円錐に豊富な極長鎖脂肪酸産生酵素 GPSN2に着目してGPSN2ノックアウト(KO)マウスを作製、GPSN2ホモ欠損（KO）マウスがE9.5の胎生致死であることを確認した。E9.5のGPSN2KOマウスのホールマウントでの免疫染色をおこなったところ、中枢・末梢における神経回路形成の異常が認められ、GPSN2ヘテロ欠損（Ht）マウスE14.5海馬神経細胞またはshRNAノックダウンE14.5海馬神経細胞の成長円錐のイメージング解析においても、神経成長円錐の形態異常と極性形成阻害による神経軸索成長の異常を確認し、神経成長におけるGPSN2の発現の重要性を明らかにした。
神経回路形成異常が認められたE9.5マウスにおける鎖長別脂質代謝の変化についてノンターゲットのリピドミクス解析をおこなったところ、GPSN2 KOマウスにおいて、セラミド合成経路における産生低下、特に極長鎖脂肪酸を含有する産物の顕著な産生阻害が認められた。またGPSN2 Htならびに野生型マウスのE14.5胎仔脳の成長円錐膜画分のリピドミクス解析においても、Htマウスにおいて脂質ラフト構成脂質の著しい減少が認められた。各成長円錐膜画分のウエスタンブロッティング解析により、Htマウスにおける脂質ラフト局在タンパク質（DRMタンパク質）分布量の著しい低下も認めた。
海馬神経細胞の成長円錐形質膜における相状態や脂質ラフト分布について、蛍光プローブを用いたイメージング解析により、Htマウスにおける成長円錐の脂質膜の相状態の顕著な変化と、脂質ラフトの分布の著しい減少を明らかにし、GPSN2が成長円錐の脂質ラフト形成に必要であることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
計画していたイメージングによる解析とオミクスによる解析を遂行して、これまで神経系以外においても明らかにされていなかった脂質ラフト形成における脂質合成の作用を示す知見が得られ、（今後はそのメカニズムの解明が課題ではあるが）本研究目的である神経成長におけるその作用の重要性を明らかにし、その成果を学会発表と論文投稿までまとめることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、極長鎖脂肪酸合成によるセラミド合成がどのように脂質ラフト形成を制御するのか、そのメカニズムを成長円錐におけるメタボロミクス解析や蛍光プローブによるイメージング解析により明らかにする。
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Report
(2 results)
Research Products
(4 results)
