個体脳においてN型糖鎖が樹状突起形成の時空的制御に果たす役割の解明

• Project Area: Deciphering sugar chain-based signals regulating integrative neuronal functions
• Project/Area Number: 26110718
• 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: Keio University
• Principal Investigator: 川内 健史 慶應義塾大学, 医学部, 准教授(訪問) (60397544)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2015: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2014: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 糖鎖 / 脳・神経

Outline of Annual Research Achievements

発生期の大脳皮質において、脳室近辺に存在する神経前駆細胞から誕生した未成熟神経細胞は、脳表層までの移動過程において、軸索と樹状突起の原基を形成する。樹状突起の原基は、移動の最終段階から、活発に分岐を開始し、複雑な形態へと成熟する。本研究では、糖鎖修飾による細胞膜貫通タンパク質の機能制御が、樹状突起の原基の形成・分岐の開始・多様な形態の樹状突起への成熟までの各段階にどのような役割を果たすのかについて解析を行っている。前年度までの研究では、多くの糖タンパク質は細胞表面で働くことから、細胞表面量の適切な調節に必須であるエンドサイトーシス経路に着目した解析を行ったところ、Rab5依存性のエンドサイトーシス経路が発生期の大脳皮質における未成熟神経細胞の樹状突起原基の形成に必要であることが分かった。今年度は、Rabファミリー低分子量Gタンパク質によって輸送される糖タンパク質について、系統的なスクリーニングを行った。その結果、異なるRabタンパク質によって輸送される複数の糖タンパク質が、樹状突起原基の伸長および適切な形態形成に必要であることを明らかにした。樹状突起の分岐についても、重要な役割を果たす可能性のある糖タンパク質の候補がいくつか得られた。前年度の論文（Development 2014）と合わせて、本研究により、樹状突起原基の形成のメカニズムの一端が明らかになったとともに、今後の研究において重要な候補分子を得ることができた。本研究で得られた、樹状突起形成において重要な役割を果たす可能性がある糖タンパク質について、詳細な機能解析やどの糖鎖領域が重要なのかを同定することにより、さらなる研究の発展が期待される。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] 発生期大脳皮質における神経細胞のユニークな長距離移動～そのメカニズムの細胞生物学的な理解に向けて～ (2016)
  • Author(s): 川内健史
  • Journal Title: 神経化学 Volume: 55 Pages: 15-24
• [Journal Article] Cellular insights into cerebral cortical development: focusing on the locomotion mode of neuronal migration (2015)
  • Author(s): Kawauchi T.
  • Journal Title: Front. Cell. Neurosci. Volume: 9 Pages: 394-394
  • DOI: 10.3389/fncel.2015.00394
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The COUP-TFII/Neuropilin-2 is a molecular switch steering diencephalon-derived GABAergic neurons in the developing mouse brain (2015)
  • Author(s): Shigeaki Kanatani, Takao Honda, Michihiko Aramaki, Kanehiro Hayashi, Ken-ichiro Kubo, Mami Ishida, Daisuke H. Tanaka, Takeshi Kawauchi, Katsutoshi Sekine, Sayaka Kusuzawa, Takahiko Kawasaki, Tatsumi Hirata, Hidenori Tabata, Per Uhlen and Kazunori Nakajima
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Volume: 112(36) Issue: 36
  • DOI: 10.1073/pnas.1420701112
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] In utero gene therapy rescues microcephaly caused by Pqbp1-hypofunction in neural stem progenitor cells. (2015)
  • Author(s): Ito H, Shiwaku H, Yoshida C, Homma H, Luo H, Chen X, Fujita K, Musante L, Fischer U, Frints SG, Romano C, Ikeuchi Y, Shimamura T, Imoto S, Miyano S, Muramatsu SI, Kawauchi T, Hoshino M, Sudol M, Arumughan A, Wanker EE, Rich T, Schwartz C, Matsuzaki F, Bonni A, Kalscheuer VM, Okazawa H.
  • Journal Title: Mol Psychiatry Volume: 20 Issue: 4 Pages: 459-71
  • DOI: 10.1038/mp.2014.69
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Cdk5 and its substrates, Dcx and p27kip1, regulate cytoplasmic dilation formation and nuclear elongation in migrating neurons. (2014)
  • Author(s): Nishimura YV, Shikanai M, Hoshino M, Ohshima T, Nabeshima Y, Mizutani K, Nagata K, Nakajima K and Kawauchi T
  • Journal Title: Development Volume: 141 Issue: 18 Pages: 3540-3550
  • DOI: 10.1242/dev.111294
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Cdk5 regulates multiple cellular events in neural development, function and disease (2014)
  • Author(s): Takeshi Kawauchi
  • Journal Title: Dev. Growth Differ. Volume: 56 Issue: 5 Pages: 335-348
  • DOI: 10.1111/dgd.12138
  • NAID: 40020109452
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A stripak component Strip serves as a platform for early endosome organization during axon elongation. (2014)
  • Author(s): Sakuma, C., Kawauchi, T., Haraguchi, S., Shikanai, M., Yamaguchi, Y., Gelfand, V.I., Luo, L., Miura, M., and Chihara, T.
  • Journal Title: Nature Comm. Volume: 5 Issue: 1 Pages: 5180-5180
  • DOI: 10.1038/ncomms6180
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Rab5サブファミリーによる多段階の神経細胞移動の制御機構 (2016)
  • Author(s): 川内健史
  • Organizer: 第3回 包括的神経グリア研究会
  • Place of Presentation: インチョン（韓国）
  • Year and Date: 2016-01-09
• [Presentation] Molecular and cellular mechanisms for cortical neuronal migration (2015)
  • Author(s): Takeshi Kawauchi
  • Organizer: The 7th Research Conference of Developmental Neurobiologists in South Korea
  • Place of Presentation: インチョン（韓国）
  • Year and Date: 2015-12-18
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 発生期の大脳皮質においてRab5サブファミリーは異なる様式で神経細胞の移動を制御する (2015)
  • Author(s): 鹿内弥磨、柚崎通介、川内健史
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 糖鎖を介した神経細胞移動および樹状突起形成の時空的制御機構 (2015)
  • Author(s): 川内健史
  • Organizer: 第13回 糖鎖科学コンソーシアムシンポジウム
  • Place of Presentation: 愛知県産業労働センター「ウインクあいち」（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-10-19
• [Presentation] 大脳皮質形成におけるエンドサイトーシスの生理機能 (2015)
  • Author(s): 川内健史
  • Organizer: 第2回包括的神経グリア研究会
  • Place of Presentation: オースプラザ、名古屋
  • Year and Date: 2015-01-10 – 2015-01-11
• [Presentation] 発生期のマウス大脳皮質においてCdk5とJNKは異なる様式で神経細胞に特徴的な移動パターンを決定する (2014)
  • Author(s): 西村嘉晃、鹿内弥磨、星野幹雄、大島登志男、鍋島陽一、水谷健一、永田浩一、仲嶋一範、川内健史
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] Caveolin-1 regulates the GM1 ganglioside-mediated endocytosis and radial migration of cortical neurons (2014)
  • Author(s): Takeshi Kawauchi
  • Organizer: Joint meeting of the Society for Glycobiology (SFG) and the Japanese Society of Carbohydrate Research (JSCR) -Satellite II: Glycans in Neuroscience
  • Place of Presentation: Honolulu, USA
  • Year and Date: 2014-11-16
• [Presentation] “Cdk5は移動神経細胞に特異的な"dilation"の形成と核の形態変化を制御する (2014)
  • Author(s): 西村嘉晃、鹿内弥磨、星野幹雄、大島登志男、鍋島陽一、水谷健一、永田浩一、仲嶋一範、川内健史
  • Organizer: 第36回日本生物的精神医学会・第57回日本神経化学会大会 合同大会、一般口演「細胞機能制御」
  • Place of Presentation: 奈良県文化会館・奈良県新公会堂、奈良
  • Year and Date: 2014-09-29 – 2014-10-01
• [Presentation] Cortical neuronal migration and its related diseases (2014)
  • Author(s): Takeshi Kawauchi
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会、Symposium: “Between neurodevelopmental disorders and normal brain formation: Focusing on neuronal differentiation and migration as key milestones”
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 大脳皮質形成における細胞接着分子の動態制御機構 (2014)
  • Author(s): 川内健史
  • Organizer: 第66回日本細胞生物学会大会、シンポジウム：“細胞外環境コミュニケーションを介した形態形成とその維持 ―神経発生・細胞移動と極性決定へのアプローチ－”
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂・東大寺総合文化センター、奈良
  • Year and Date: 2014-06-11 – 2014-06-13
• [Remarks] 個人ホームページ
  • URL: http://tkawauchi.web.fc2.com
• [Remarks] Takeshi Kawauchi
  • URL: http://tkawauchi.web.fc2.com