リン酸化プロテオミクスに基づくリン酸化神経病態学の確立

• Project Area: Brain Environment
• Project/Area Number: 24111515
• 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: Niigata University
• Principal Investigator: 五十嵐 道弘 新潟大学, 医歯学系, 教授 (50193173)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥23,400,000 (Direct Cost: ¥18,000,000、Indirect Cost: ¥5,400,000); Fiscal Year 2013: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2012: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
• Keywords: リン酸化 / GAP-43 / コンドロイチン硫酸 / MAP1B / 軸索再生 / プロテオミクス / プロテインキナーゼ

Research Abstract

成長円錐のリン酸化プロテオミクスに基づいて得られたリン酸化特異的部位に関する抗体を作って以下の解析を行った。すなわち、軸索成長・成長円錐の古典的分子マーカーであるGAP-43の2種類のリン酸化特異抗体はいずれも培養成長円錐および伸長軸索を発生・再生のそれぞれにおいて強く認識した。また同定した活性型リン酸化酵素と局在も同じであった。これらに対するリン酸化不活性化マウスの作製に成功したが、このうち1つは明らかに培養系で定量したところ、神経成長の異常が認められ、軸索の長さが短く、分岐も異常であった。同様に軸索成長に深くかかわっているMAP1Bの新規リン酸化抗体2種類を作成して同様の免疫染色を行ったところ、やはり発生時期の軸索を強く認識した。また軸索成長に関する再生可能なマウスとして、CSGalNAcT1欠損(T1ーKO)マウスの作製に成功した。このマウスは完全に表現型として脊髄損傷時に歩行を回復し、軸索が損傷部よりも尾側に伸長していた。このマウスでの伸長軸索はいずれもGAP-43リン酸化特異抗体で強く認識された。このマウスではT1の産物であるコンドロイチン硫酸(CS)の30％程度の賛成現象があり、損傷部位は縮小していたが、それ以外に神経成長を促進するヘパラン硫酸(HS)合成酵素群の強い誘導があり、HS合成は20倍以上に上昇した。またHSを分解すると軸索再生は野生型と同じレベルに低下した。この結果は、CS/HSバランスがリン酸化酵素を活性化して最適な軸索内のリン酸化環境を保持することを意味すると解釈された。

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] Pioneering Axons Regulate Neuronal Polarization in the Developing Cerebral Cortex. (2014)
  • Author(s): Namba T, Kibe Y, Funahashi Y, Nakamuta S, Takano T, Ueno T, Shimada A, Kozawa S, Okamoto M, Shimoda Y, Oda K, Wada Y, Masuda T, Sakakibara A, Igarashi M, Miyata T, F-S Catherine, Takeuchi K, Kaibuchi K.
  • Journal Title: Neuron Volume: 81(4) Issue: 4 Pages: 814-829
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2013.12.015
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Wnt/Planar Cell Polarity Pathway Component Vangl2 Induces Synapse Formation through Direct Control of N-Cadherin. (2014)
  • Author(s): Nagaoka T, Ohashi R, Inutsuka A, Sakai S, Fujisawa N, Yokoyama M, Huang YH, Igarashi M, Kishi M
  • Journal Title: Cell Rep Volume: 6 Issue: 5 Pages: 916-27
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2014.01.044
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Point Mutation in Syntaxin-1A Causes Abnormal Vesicle Recycling, Behaviors, and Short-term Plasticity. (2013)
  • Author(s): Yumi Watanabe, Norikazu Kata yama, Kosei Takeuchi, et. al.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 288 Issue: 48 Pages: 34906-34919
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.504050
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] N-acetylgalactosaminyl-transferase-1 inhibits recovery from neural injury. (2013)
  • Author(s): Kosei Takeuchi, Nozomu Yoshioka, Susumu Higa Onaga, Yumi Watanabe, et. al.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 4 Issue: 1 Pages: 2740-2740
  • DOI: 10.1038/ncomms3740
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Calmodulin-dependent regulation of neurotransmitter release differs in subsets of neuronal cells. (2013)
  • Author(s): Ando K, Kudo Y, Aoyagi K, Ishikawa R, Igarashi M, Takahashi M
  • Journal Title: Brain Res Volume: 1535 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2013.08.018
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Morphological assessment of early axonal regeneration in end-to-side nerve coaptation models. (2012)
  • Author(s): Oyamatsu H, Koga D, Igarashi M, Shibata M, Ushiki T
  • Journal Title: J Plast Surg Hand Surg. Volume: 46 Pages: 299-307
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 成長円錐の分子構成 (2012)
  • Author(s): 五十嵐 道弘
  • Journal Title: 生化学 Volume: 84 Pages: 753-66
  • Peer Reviewed
• [Presentation] グリコサミノグリカン発現制御による神経再生・発生 (2013)
  • Author(s): 武内恒成、吉岡望、比嘉進、川野仁、五十嵐道弘
  • Organizer: 第118回日本解剖学会総会
  • Place of Presentation: 香川国際会議場（高松市）
  • Year and Date: 2013-03-28
  • Invited
• [Presentation] 神経極性決定に関与する4回膜貫通glycoprotein M6aの機能解析 (2013)
  • Author(s): 武内恒成、本多敦子、伊藤泰行、峯田克彦、五十嵐道弘
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Invited
• [Presentation] GAP-43の新規のリン酸化はJNKの下流で軸索伸長を促進する (2013)
  • Author(s): 河嵜麻実、岡田正康、吉岡望、野住素広、武内恒成、五十嵐道弘
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
• [Presentation] 前シナプス可塑性の変化に関する、変異シンタキシン１Ａ（Ｒ１５１Ｇ）ノックインマウスと、カルシウム/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼII (CaMKII)改変マウスの類似性 (2013)
  • Author(s): 渡邊裕美、 片山憲和、武内恒成、 高雄啓三、宮川剛、崎村建司、真鍋俊也、五十嵐道弘
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
• [Presentation] M6a-M6BP-Rap2タンパク質複合体を介した大脳皮質におけるラミニン依存性の神経極性決定制御 (2013)
  • Author(s): 本多敦子、武内恒成、五十嵐道弘
  • Organizer: 第36回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
• [Presentation] 成長円錐におけるアクチン再編に伴う小胞輸送 (2013)
  • Author(s): 野住素広、加藤薫、武内恒成、五十嵐道弘
  • Organizer: 第36回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
• [Presentation] 神経発生/再生に関与する神経成長円錐GAP-43の新規リン酸化部位とその解析 (2012)
  • Author(s): 河嵜麻実、武内恒成、野住素広、和田芳野、五十嵐道弘
  • Organizer: 第85回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡市）
  • Year and Date: 2012-12-14
• [Presentation] シンタキシン１Ａ(R151G)KIマウスにおけるSNARE複合体構成の変化 (2012)
  • Author(s): 渡邊裕美、武内恒成、崎村建司、五十嵐道弘
  • Organizer: 第85回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡市）
  • Year and Date: 2012-12-14
• [Presentation] Asymmetric Localization of Glycoprotein M6a is Involved in Laminin-dependent Determination of Neuronal Polarity. (2012)
  • Author(s): 本多 敦子、武内 恒成、五十嵐 道弘
  • Organizer: 第35回日本分子生物学学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡市）
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] Proteomic Analysis Revolves the Growth Cone Research (2012)
  • Author(s): Igarashi M
  • Organizer: 日米脳科学情報交換セミナー
  • Place of Presentation: New Orleans Hilton（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2012-10-10
  • Invited
• [Presentation] 神経成長・再生を調節する分子群の役割 (2012)
  • Author(s): 五十嵐 道弘
  • Organizer: 神経科学・構造生物学融合研究会
  • Place of Presentation: 大阪大学蛋白質研究所（吹田市）
  • Year and Date: 2012-10-04
  • Invited
• [Presentation] 損傷脳におけるコンドロイチン硫酸プロテオグリカンの産生メカニズム (2012)
  • Author(s): 吉岡 望、武内 恒成、阿相 皓晃、木村－黒田 純子、五十嵐 道弘、川野 仁
  • Organizer: 第35回日本神経科学会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋市）
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] リン酸化プロテオミクスの威力とそれに基づく新しい世界観 (2012)
  • Author(s): 五十嵐 道弘
  • Organizer: 包括脳夏のワークショップ
  • Place of Presentation: 仙台国際会議場（仙台市）
  • Year and Date: 2012-07-21
  • Invited
• [Remarks] 新潟大学医学部生化学第二
  • URL: http://www.med.niigata-u.ac.jp/bc2/
• [Remarks] 私たちの研究
  • URL: http://www.med.niigata-u.ac.jp/bc2/study/index.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] WO2013058388A1 (2013)
  • Inventor(s): Takeuchi K, Igarashi M
  • Industrial Property Rights Holder: Takeuchi K, Igarashi M
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2013-04-25