神経の発生と疾患における新生鎖の生成機構と機能

• Project Area: Nascent-chain Biology
• Project/Area Number: 17H05661
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 池内 与志穂 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (30740097)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000); Fiscal Year 2018: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2017: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
• Keywords: 新生鎖 / タンパク質合成 / 神経 / 軸索 / Palladin / 局所翻訳 / 形態 / リボソーム

Outline of Annual Research Achievements

神経細胞における新生鎖合成ダイナミクスの特徴を捉えるためにリボソームプロファイリング法による網羅的な解析を行った。mTORシグナル伝達経路は細胞内新生鎖合成を制御する主要な経路であり、神経発生に深く関わっていることが知られているため、mTOR阻害剤の有無の条件で比較を行った。この結果から、Palladinは神経細胞において特異的にmTORシグナル伝達経路によって合成を制御され、神経の軸索の形態形成に重要な役割を果たすことがわかった。さらに、タンパク質を合成している途中でリボソームがmRNA上の特定の位置で停滞する現象（ストーリング）が起こる位置をリボソームプロファイリング法によって網羅的に同定した。この結果、神経および胚性幹細胞特異的にストーリングが起こる部位を見出し、それぞれの細胞における傾向を見出した。また、神経細胞と胚性幹細胞でコドンごとにリボソームが異なる効率でmRNAを結合している様子を明らかにした。これらのことから、細胞種ごとに異なるダイナミクスで新生鎖タンパク質合成が制御されている様子が明らかになった。軸索内の新生鎖合成ダイナミクスをさらに詳しく調べるためには、軸索を単離する必要がある。本研究では軸索束をマイクロデバイス内で形成させ、軸索を大量に取得する方法も確立することができた。軸索束を用いて、軸索内の局所翻訳ダイナミクスを調べるため、リボソームプロファイリング法による解析の手法を最適化し、解析を行った。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Tissue Model of a Cerebral Tract Connecting Two Cortical Regions. (2019)
  • Author(s): Kirihara T, Luo Z, Chow SYA, Misawa R, Kawada J, Shibata S, Khoyratee F, Vollette CA, Volz V, Levi T, Fujii T, Ikeuchi Y
  • Journal Title: iScience Volume: 14 Pages: 301-311
  • DOI: 10.1016/j.isci.2019.03.012
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Palladin Is a Neuron-Specific Translational Target of mTOR Signaling That Regulates Axon Morphogenesis (2018)
  • Author(s): Umegaki Y, Brotons AM, Nakanishi Y, Luo Z, Zhang H, Bonni A, Ikeuchi Y
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Volume: 38 Issue: 21 Pages: 4985-4995
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2370-17.2018
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Generation of a Motor Nerve Organoid with Human Stem Cell-Derived Neurons (2017)
  • Author(s): Kawada Jiro、Kaneda Shohei、Kirihara Takaaki、Maroof Asif、Levi Timoth?e、Eggan Kevin、Fujii Teruo、Ikeuchi Yoshiho
  • Journal Title: Stem Cell Reports Volume: 9 Issue: 5 Pages: 1441-1449
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2017.09.021
  • Peer Reviewed / Open Access