脊髄運動神経の成長円錐ガイドと軸索分岐の制御機構の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15500224
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 東海林 亙 東北大学, 加齢医学研究所, 助手 (40250831)
• Keywords: セマオホリン / 成長円錐 / ゼブラフィッシュ / 軸索分岐

Research Abstract

ニューロピリン1遺伝子のプロモーターを同定し、ゼブラフィッシュ脊髄の一次運動神経で特異的な発現を引き起こすことを確認した後、これにGFP遺伝子を連結したトランスジェニック系統の樹立を行なった。この系統では、片体節あたりそれぞれ3個の運動神経が特異的にGFPで標識されており、これによりゼブラフィッシュ胚を生かしたまま、神経軸索・成長円錐の挙動、側鎖形成などの動的なプロセスを連続撮影することが可能になった。
本年度の研究成果として、Sema3A1によってガイドされる領域において、運動神経の成長円錐は軸索の先端に棍棒状のわずかなふくらみとして認識されるが、Sema3A1ノックダウン胚においてはこれが大きく拡大して多数の突起をあらゆる方向に広げており、これが結果として異常な側鎖形成を誘導ことを見いだした。さらに、Sema3A1ノックダウン胚の成長円錐は誤った方向に移動した際の軌道修正のステップに欠失があり、このためにいくつかの軸索が本来の経路を大きく逸脱していた。以上の結果は、軸索ガイド因子が軸索伸展方向のエラーを修正する役割を担うと同時に、成長円錐の過剰な拡大とそれに伴う異常分岐の形成を抑制する役割を果たすことを示唆している。
今後、この系統を用いて他のガイダンス因子の成長円錐におよぼす影響を検討するとともに、経路上の筋細胞が成長円錐に与える作用、軸索中間部での神経筋結合の形成が先端の成長円錐の挙動に及ぼす影響を調べていく予定である。

Research Products

• [Publications] Liu Y, Berndt J, Su F, Tawarayama H, Shoji W, Kuwad TY, Halloran MC.: "Semaphorin3D guides retinal axons along the dorsoventral axis of the tectum"J Neurosci.. Jan 14:24(2). 310-318 (2004)
• [Publications] Ober EA, Olofsson B, Makinen T, Jim SW, Shoji W, Koh GY, Alitalo K, Stainier DY.: "Vegfc is required for vascular development and endoderm morphogenesis in zebrafish"EMBO Rep.. Jan;5(1). 78-84 (2004)
• [Publications] Oyaizu T, Okada Y, Shoji W, Matsumura Y, Shimada K, Sado T, Sato M, Kondo T.: "Reduction of recipient macrophages by gadolinium chloride prevents development of obliterative airway disease in a rat model of heterotopic tracheal transplantation"Transplantation. Oct 27;76(8). 1214-1220 (2003)
• [Publications] Shoji W, Isogai S, Sato-Maeda M, Obinata M, Kuwada JY.: "Semaphorin3al regulates angioblast migration and vascular development in zebrafish embryos"Development. Jul;130(14). 3227-3236 (2003)
• [Publications] Xiao T, Shoji W, Zhou W, Su F, Kuwada JY.: "Transmembrane sema4E guides branchiomotor axons to their targets in zebrafish"J Neurosci. May 15;23(10). 4190-4198 (2003)