中脳視蓋の層形成と回路形成機構の解析

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17023003
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 仲村 春和 Tohoku University, 大学院・生命科学研究科, 教授 (90079690)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 舟橋 淳一 東北大学, 加齢医学研究所, 准教授 (00270827) ; 渡邉 裕二 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 助教 (80301042)
• Keywords: 視蓋極性 / 網膜視蓋投射 / Fgf8 / ERK / EphrinA2 / EphrinA5 / Fgf18 / Ras

Research Abstract

鳥類以下の脊椎動物の中脳視蓋は視覚の中枢として働き網膜からの位置特異的投射を受ける。実験的操作が施しやすいことから、このシステムは神経回路形成のモデルとして採用されてきている。一方、発生初期に中脳後脳境界部(峡部)はオーガナイザーとして働き、そのシグナルによりRas-ERK経路が活性化され小脳が分化する。本年度は、ERKの活性化と視蓋前後極性の形成について研究を行った。
DN-Ras(ドミナントネガティブ型Ras)を強制発現するとERKのリン酸化が抑制され、後脳領域に視蓋が分化する。DN-Rasにより、En2の発現、及びEphrinA2, A5の発現が抑えられる。耳側網膜線維をラベルすると、その標的が後により、鼻側網膜線維は異所的視蓋まで到達していた。一方Fgf8aを強制発現するとERKが中脳胞で全体的に活性化され、EphrinA2の発現が誘導され、鼻側網膜線維の標的が前に移動する。En2を強制発現すると、細胞自律的にはEphrinA2の発現が抑制され、その周りにEphrinA2の発現が誘導されていた。これはEn2によりSprouty2が誘導され、それによりEphrinA2の発現が抑制されたと考えられる。総合して考えると、En2よりもFgf8がEphrinA2, A5の発現誘導に関わり視蓋の極性形成により直接的に働いていると思われる。

Research Products

• [Journal Article] Isthmus organizer for mesencephalon and metencephalon. (2008)
  • Author(s): Nakamura, H., Sato, T. & Suzuki-Hirano, A.
  • Journal Title: Dev Growth Differ 50(In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electroporation as an efficient method of gene transfer. (2008)
  • Author(s): Odani, N. & Nakamura, H.
  • Journal Title: Dev Growth Differ 50(In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] R-Spondin2 expression in the apical ectodermal ridge is essential for outgrowth and patterning in mouse limb development. (2008)
  • Author(s): Aoki, M., Kiyonari, H., Nakamura, H. & Okamoto, H.
  • Journal Title: Dev Growth Differ 50 Pages: 85-95
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 峡部オーガナイザーと小脳分化制御・視蓋極性形成および網膜視蓋投射形成 (2008)
  • Author(s): 仲村春和、杉山清佳、佐藤達也、鈴木-平野明日香
  • Journal Title: 蛋白質核酸酵素 53 Pages: 373-378
• [Journal Article] Role of Bone morphogenetic protein 4 in zebrafish semicircular canal development. (2007)
  • Author(s): Omata, Y., Nojima, Y., Nakayama, S., Okamoto, H., Nakamura, H. & Funahashi, J.
  • Journal Title: Dev Growth Differ 49 Pages: 711-719
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cloning and developmental expression of a chick G-protein-coupled receptor SCGPR1 (2007)
  • Author(s): Odani N, Pfaff SL, Nakamura H, Funahashi J
  • Journal Title: Gene Expr Patterns 7 Pages: 375-380
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Fgf signalingin tectal polarity formation. (2008)
  • Author(s): Harada, H. & Nakamura, H.
  • Organizer: Gordon Conference, Fibroblast Growth Factors in Development & Disease.
  • Place of Presentation: II Ciocco, ltaly
  • Year and Date: 20080302-07
• [Presentation] Regulation of ERK phosphorylation for the MHB formation and cerebellar development. (2008)
  • Author(s): Suzuki-Hirano, A. & Nakamura, H.
  • Organizer: Gordon Conference, Fibroblast Growth Factors in Development & Disease.
  • Place of Presentation: II Ciocco, ltaly
  • Year and Date: 20080302-07
• [Presentation] Regulation of the Fgf8-Ras-ERK signaling pathway for cerebellar development. (2008)
  • Author(s): Suzuki A., Sato T. & Nakamura, H.
  • Organizer: ZAO Conference, The 1st International Conference of Tohoku Neuroscience GCOE, "from GENES to DEVELOPMENT and BEHAVIOR"
  • Place of Presentation: Zao Royal Hotel, Miyagi, Japan
  • Year and Date: 20080123-24
• [Presentation] Role of En2 and Fgf signaling in tectal polarity formation (2007)
  • Author(s): H. HARADA, J. TANAKA, Y. MATUSDA, A. SUZUKI-HIRANO, ^*H. NAKAMURA
  • Organizer: SFN2007
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 20071103-07
• [Presentation] Establishment of anteroposterior axis of the chick optic tectum by Fgf-Ras-ERK signaling. (2007)
  • Author(s): Harada, H., Matsuda, Y., Tanaka, J., Suzuki-Hirano, A., & Nakamura, H.
  • Organizer: International Chick Meeting
  • Place of Presentation: Barcelona, Spain
  • Year and Date: 20070411-14
• [Presentation] Analysis of coactosin, an actin binding protein, in neural crest cell migration (2007)
  • Author(s): Hou, X., Katahira, T., Kimura, J., & Nakamura, H.
  • Organizer: International Chick Meeting
  • Place of Presentation: Barcelona, Spain
  • Year and Date: 20070411-14
• [Presentation] Sequential regulations of ERK signaling activity and ceebellar development. (2007)
  • Author(s): Suzuki-Hirano, A., Sato, T., & Nakamura, H.
  • Organizer: International Chick Meeting
  • Place of Presentation: Barcelona, Spain
  • Year and Date: 20070411-14
• [Book] Methods in Molecular Biology, Vol 461: Molecular Embryology: Meht-hods and Protocols, 2nd ed(Electroporation as an efficient method of gene transfer) (2008)
  • Author(s): Funahashi, J., Nakamura, H. (eds. P. Sharpe and I. Mason)
  • Publisher: Humana Press, Totowa, NJ.(印刷中)
• [Book] Encyclopedia of Neuroscience (Regionalization of the vertebrate central nervous system) (2008)
  • Author(s): Nakamura, H
  • Publisher: Springer-Verlag(印刷中)
• [Book] 加齢医学(第VII章 脳はいかにしてかたちづくられるか) (2007)
  • Author(s): 仲村春和(帯刀益夫、佐竹正延編)
  • Total Pages: 300
  • Publisher: 東北大学出版会
• [Remarks]
  • URL: http://www.lifesci.tohoku.ac.jp/outline/neuro/neuroscience/molecular_neurobiology.html