生体内での軸索形成機構の解明

• Project Area: Neural Diversity and Neocortical Organization
• Project/Area Number: 23123507
• 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: Nagoya University
• Principal Investigator: 貝淵 弘三 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00169377)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2012: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2011: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: 神経科学 / 発生・分化

Outline of Annual Research Achievements

神経細胞は高度に極性化した細胞であり、その分化の過程で通常一本の軸索と複数の樹状突起を形成する。しかし、神経極性形成の最初のステップである軸索形成がいかにして制御されているのか、その分子機構は未だ十分には理解されていない。本研究課題において我々は、神経極性制御因子の一つであるPar3が神経栄養因子などの外界シグナルの刺激によってリン酸化され、軸索形成を制御していることを明らかにした。さらに、リン酸化されたPar3はモータータンパク質であるKIF3Aとの結合能が低下し、軸索内輸送されにくくなることを示した。この結果は、Par3のリン酸化による軸索内輸送の制御が神経細胞の軸索形成に深くかかわっていることを示唆している。さらに我々は、長年未解明のままであった「生体内」での軸索形成の制御機構の一端を明らかにすることができた。大脳新皮質の興奮性神経細胞は脳室帯で生まれ、中間帯に入ると共に多数の未熟な突起を持った多極性細胞に変化する。中間帯で多極性細胞は双極性細胞へと変化し、先導突起と後方突起の二本の異なった突起を伸張する。双極性細胞は最終的に大脳皮質板へと移動し、成熟した神経細胞になる。この過程において先導突起は樹状突起に、後方突起は軸索へと成熟していくと考えられている。後方突起（軸索）形成にはLKB1、CaMKKなどが関与していることが我々を含めた複数のグループによる研究より、近年明らかとなってきた。本研究課題において我々は細胞接着を介したシグナルが生体内で軸索形成に大きな役割を果たしていることを見出した。
本研究課題により、培養神経細胞レベルから個体レベルまでの解析を統合して行い、より包括的に神経細胞の軸索形成機構を解明することができた。この結果は脳損傷時の再生医療などに結びつくことが期待される。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Tiam1 interaction with the PAR complex promotes talin-mediated Rac1 activation during polarized cell migration. (2012)
  • Author(s): Wang, Shujie, et al.
  • Journal Title: Journal of Cell Biology Volume: 199 Issue: 2 Pages: 331-345
  • DOI: 10.1083/jcb.201202041
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The inositol 5-phosphatase SHIP2 is an effector of RhoA and is involved in cell polarity and migration (2012)
  • Author(s): Kato, K.
  • Journal Title: Mol Biol Cell Volume: 23 Issue: 13 Pages: 2593-604
  • DOI: 10.1091/mbc.e11-11-0958
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Latent process genes for cell differentiation are common decoders of neurite extension length (2012)
  • Author(s): Watanabe, K.
  • Journal Title: J Cell Sci Volume: 125 Pages: 2198-211
  • DOI: 10.1242/jcs.097709
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Local Application of Neurotrophins Specifies Axons Through Inositol 1,4,5-Trisphosphate, Calcium, and Ca^,<2+>/Calmodulin-Dependent Protein Kinases (2011)
  • Author(s): Nakamuta S., et al
  • Journal Title: Science Signaling Volume: 4 Issue: 199
  • DOI: 10.1126/scisignal.2002011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fiexible search for single-axon morphology during neuronal spontaneous polarization (2011)
  • Author(s): Naoki H., et al
  • Journal Title: PloS One Volume: 6 Issue: 4 Pages: e19034-e19034
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0019034
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neuronal polarity in 2011 (2011)
  • Author(s): Doe CQ, Kaibuchi K
  • Journal Title: Developmental Neurobiology Volume: 71 Issue: 6 Pages: 401-402
  • DOI: 10.1002/dneu.20863
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The role of selective transport in neuronal polarization (2011)
  • Author(s): Namba T., et al
  • Journal Title: Developmental Neurobiology Volume: 71 Issue: 6 Pages: 445-457
  • DOI: 10.1002/dneu.20876
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Microenvironment for neuronal polarization in vivo (2013)
  • Author(s): 難波隆志
  • Organizer: 第118回 日本解剖学会総会
  • Place of Presentation: かがわ国際会議場（香川）
  • Year and Date: 2013-03-30
  • Invited
• [Presentation] Microenvironment for neuronal polarization in vivo (2013)
  • Author(s): Takashi Namba
  • Organizer: Growing to extremes: cell biology and pathology of axons (Keystone Symposia)
  • Place of Presentation: Tahoe city（USA）
  • Year and Date: 2013-03-13
• [Presentation] Neuronal polarityin vitro and in vivo (2013)
  • Author(s): Kozo Kaibuchi
  • Organizer: Growing to extremes: cell biology and pathology of axons (Keystone Symposia)
  • Place of Presentation: Tahoe city（USA）
  • Year and Date: 2013-03-11
  • Invited
• [Presentation] Neuronal polarity in vitro and in vivo (2013)
  • Author(s): 貝淵弘三
  • Organizer: Symposium on Sensory Systems Neural Circuits
  • Place of Presentation: 東京大学（東京）
  • Year and Date: 2013-02-11
  • Invited
• [Presentation] Neuronal polarity in vivo: from extra cellular signals to intracellular mechanisms (2012)
  • Author(s): 難波隆志
  • Organizer: 第35回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋）
  • Year and Date: 2012-09-20
  • Invited
• [Presentation] Signaling for neuronal polarization (2011)
  • Author(s): Kaibuchi K.
  • Organizer: 2011 Taiwan-Japan Joint Symposiumn on Cell Signaling and Gene Regulation
  • Place of Presentation: Tainan, Taiwan
  • Year and Date: 2011-11-19
• [Presentation] How internal and external signals regulate neuronal polarity (2011)
  • Author(s): Kaibuchi K.
  • Organizer: Developmental Neurobiology Course
  • Place of Presentation: 沖縄科学技術大学院大学、国頭郡、沖縄
  • Year and Date: 2011-07-20
• [Presentation] Neurotrophins specify axonal fate of hippocampal neurons acting through inositol 1, 4, 5-triphosphate and Ca2+ (2011)
  • Author(s): Kaibuchi K.
  • Organizer: Emerging Concepts on Neuronal Cytoskelton
  • Place of Presentation: Hotel Santa Cruz, Santa Cruz, Chile
  • Year and Date: 2011-04-25
• [Book] 再生医療叢書、７神経系 (2013)
  • Author(s): 中牟田信一
  • Publisher: 朝倉書店
• [Remarks]
  • URL: http://www.med.nagoya-u.ac.jp/Yakuri