細胞内局所での分子反応と軸索変性との関連を明らかにする

• Project Area: Molecular Science for Nanomedicine
• Project/Area Number: 24107509
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 小西 慶幸 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00382838)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000); Fiscal Year 2013: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2012: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
• Keywords: 神経細胞 / 軸索 / 微小管 / キネシン

Research Abstract

前年度までの研究により、標識したキネシンのモーター領域(K5H-GFP)の軸索内分布を解析することにより、軸索内において分岐に依存した積極的なK5H-GFPの分配制御が存在し、K5H-GFPが多く存在する枝ほど長い傾向があることを示した。この結果はキネシンを介した軸索内輸送の制御に依存して分岐軸索パターンが調節される可能性を示している。本年度の研究において神経細胞の長時間蛍光タイムラプス観察によりK5H-GFPの分布と軸索形態の時空間的変化を解析し、相関するパラメーターを解明することを試みた。さらに、分岐軸索における局所的な微小管の違いを明らかにし、軸索分岐パターンを制御する新たな細胞内システムを描出することを目的とした。
長時間多点タイムラプスイメージングにより、K5H-GFPの分布と軸索分子の伸長速度ならびに退縮速度を複数の観察点で定量的に解析した。解析の結果、各軸索分枝におけるK5H-GFPの蛍光強度と軸索分枝の伸長量には明確な関連が得られなかった一方、K5H-GFPの蛍光強度と退縮量に明瞭かつ有意な負の相関が見られた。即ち軸索の局所的な安定性の制御にキネシンを介した物質輸送が関与する可能性が示された。また、微小管の安定性を光褪色後傾向回復法により解析した。隣接した軸索長短枝間でFRAP解析を行ったところ短枝と長枝での反応速度の違いが検出された。このことから、同一軸索内でも各枝に置いて微小管の動態は大きく異なり、長枝では微小管も安定であることが示された。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A low-density culture method of cerebellar granule neurons with paracrine support applicable for the study of neuronal morphogenesis (2013)
  • Author(s): Kubota K, Seno T, Konishi Y
  • Journal Title: Brain Res. Volume: 1539 Pages: 15-23
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2013.09.046
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Local regulation of molecular reactions in maintaining axonal morphology. (2013)
  • Author(s): Yoshiyuki Konishi, Takeshi Seno, Kenta Kubota, Narumi Sakae, Hiroki Takada.
  • Organizer: 7th International Symposium on Nanomedicine
  • Place of Presentation: Kitakyushu
  • Invited
• [Presentation] Spatial cell signaling mediated by microtubule regulations contributes to the maintenance of neuronal morphology. (2012)
  • Author(s): Yoshiyuki Konishi
  • Organizer: the 11th biennial meeting of APSN and the 55th annual meeting of JSN
  • Place of Presentation: Kobe, Japan
  • Year and Date: 2012-09-30
• [Presentation] 神経細胞の形づくりの機構－分子細胞生物学的視点から (2012)
  • Author(s): 小西 慶幸
  • Organizer: 形の科学会
  • Place of Presentation: 福井
  • Year and Date: 2012-06-15
  • Invited
• [Remarks] 福井大学知能システム工学科ホームページ
  • URL: http://kou25hp.eng.u-fukui.ax.jp/his/
• [Remarks] 福井大学教育研究者情報
  • URL: http://t-profile.u-fukui.ac.jp/ufids/servlet/RefOutController?exeBO=WR0000SBO&monitorID=WR4100S
• [Remarks] 福井大学知能システム工学科ホームページ
  • URL: http://kou25hp.eng.u-fukui.ac.jp/his/