シナプス結合と神経回路の形成機構

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10102006
• Research Institution: RIKEN
• Principal Investigator: 竹市 雅俊 理化学研究所, 高次構造形成研究グループ, グループディレクター (00025454)
• Keywords: カドヘリン / カテニン / シナプス / 細胞接着 / 神経細胞 / 海馬 / 小脳 / プルキンエ細胞

Research Abstract

1.前年度、海馬培養神経細胞のカドヘリンを阻害すると、シナプスの形態が異常になることを報告したが、この問題に関連した研究を継続し以下の成果を得た。αN-カテニンを欠失した海馬神経細胞のスパインをタイプラプス顕微観察した結果、シナプス結合部分から新たな糸状突起が形成されるなど、正常な場合に比較して、シナプス結合がより動的に変化していることが明らかになった。逆に、αN-カテニンを過剰発現させると、シナプスを形成するスパインが増加すると共に、スパイン先端の軸索との接触領域が拡大した。以上の観察から、αN-カテニンはシナプス結合の安定化のために重要な役割を果たしていることが示唆された。
2.αN-カテニン欠失マウスの脳を組織学的に調べた結果、プルキンエ細胞が正常に移動できない、前交連神経繊維が正中線を横断できない、などの異常が見つかった。
3.種々のカドヘリンが神経細胞で発現されているが、それぞれの役割を明らかにするため、N-カドヘリンとR-カドヘリンの分布を海馬神経細胞について調べた結果、R-カドヘリンは興奮性シナプスのみ、N-カドヘリンは興奮性・抑制性シナプスの両方で発現していることが明らかになった。
4.カドヘリン結合タンパクp120-cateninの機能解析を行い、これが微小管と反応することを明らかにした。従来、細胞接着構造と微小管の関係は明らかではなかったが、p120-cateninが両者を結びつける役割を果たしていることが判明し、細胞骨格と細胞接着との間の機能的・構造的連関を知るうえで新しい視点が開けた。

Research Products

• [Publications] Iwai, Y., Hirota, Y., Ozaki, K., Okano, H., Takeichi, M., Uemura, T.: "DN-Cadherin is required for spatial arrangement of axon terminals and their targets, and ultrastructural organization of synapses in the Drosophila visual system"Mol. Cell. Neuroscience. 19. 375-378 (2002)
• [Publications] Niwa, R., Nagata-Onishi, K., Takeichi, M., Mizuno, K., Uemura, T.: "Control of actin reorganization by Slingshot, a family of phosphatases that dephosphorylate ADF/cofilin"Cell. 108. 233-246 (2002)
• [Publications] Shima, Y., Copeland, N.G., Gilbert, D.J., Jenkins, N.A., Chisaka, O., Takeichi, M., Uemura, T.: "Differential expression of the seven-pass trarsmembrane cadherin genes Celsr1-3 and distribution of the Celsr2 protein during mouse development"Developmental Dynamics. 223. 321-323 (2002)
• [Publications] Umemiya, T., Takasu, E., Takeichi, M., Aigaki, T., Nose, A.: "Forked end : a novel transmembrane protein involved in neuromuscular specificity in Drosophila identified by gain-of-function screening"J. Neuroscience. 51. 205-214 (2002)
• [Publications] Togashi, H., Abe, K., Mizoguchi, A., Chisaka, O., Takeichi, M.: "Cadherin regulates dendritic spine morphogenesis"Neuron. 35. 77-89 (2002)
• [Publications] Kubo, F., Takaichi, M., Nakagwa, S.: "Wnt2b controls retinal cell differentiation at the ciliary marginal zone"Development. 130. 587-598 (2002)