樹状突起パターン形成:分岐の複雑度や受容野のサイズを調節・維持する分子機構

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17024025
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 上村 匡 Kyoto University, 大学院・生命科学研究科, 教授 (80213396)
• Keywords: 樹状突起 / 神経回路形成 / ショウジョウバエ / カドヘリンスーパーファミリー / 分子遺伝学

Research Abstract

樹状突起が描く幾何学的なパターン、ニューロンのクラス毎に著しく異なり、この多様性は各クラスに特有の生理機能を反映していると考えられている。我々は樹状突起の分岐の複雑度、伸長、そして安定性がどのように調節されるのかに注目している。ショウジョウバエの感覚細胞のサブグループである dendritic arborization (da) neuronは、樹状突起のパターン形成を研究する上で優れた特徴を有している。腹部体節内に誕生する全ての da neuronが同定されており、樹状突起の分岐がより複雑な順番に、そして受容野のサイズがより大きな順番に、クラスIからクラスIVまでの4つのクラスに分類されている。da neuronでGFPを発現するトランスジェニック系統を用いると、生体内での樹状突起形成を単一細胞の高解像度で、経時的に観察することができる。
我々はまず、特定のクラスの da neuronで選択的に発現する遺伝子を分離し、その中から、各クラスに特徴的な突起パターンの形成に関わる遺伝子を見つけた。このアプローチと並行して、突起の分岐や伸長異常を指標とする突然変異体のスクリーニングを行い、原因遺伝子を同定して各々の機能を調べた。突然変異体のスクリーニングから、ダイニン軽中鎖をコードする遺伝子の突然変異を分離した。その表現型の解析から、ダイニンモーターが樹状突起を分岐させる活性を持つ分子複合体、あるいはオルガネラを輸送する仮説を立てた。積荷の候補を探索し、Rab5を含む初期エンドソームが分岐形成に必要な積荷であることを示した。我々の結果は、ダイニン複合体が初期エンドソームの積み降ろしを調節することで、細胞体から突起周辺部に向かう軸に沿った分岐パターンの多様性が生み出される可能性を示唆している。また樹状突起の形成とその維持に、ミトコンドリアの融合と分裂のダイナミクスが重要な役割を果たすことを示唆する結果も得た。

Research Products

• [Journal Article] 多様な樹状突起パターンの形成とリモデリング. (2008)
  • Author(s): 佐藤大祐、古知(山本)美暁、藤本梓、服部佑佳子、上村匡
  • Journal Title: 蛋白質核酸酵素 臨時増刊号「神経の分化、回路形成、機能発現」 53 Pages: 393-399
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Self-organizing mechanism for development of space-filling neuronal dendrites. (2007)
  • Author(s): Sugimura, K. Shimono, K. Uemura, T. & Mochizuki, A
  • Journal Title: PLoS Computational Biology 3 Pages: 212
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Opposing roles in neurite growth control by two 7-pass transmembrane cadherins. (2007)
  • Author(s): Shima, Y. Kawaguchi, S. osaka, K. Nakayama, M. Hoshino, M. Nabeshima, Y. Hirano, T. & Uemura. T
  • Journal Title: Nature Neuroscience 10 Pages: 963-969
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] elective expression of Knot/Collier, a Transcriptional Regulator of the EBF/Olf-1 Family, Endows the Drosophila Sensory System with Neuronal Class-specific Elaborated Dendritic Patterns. (2007)
  • Author(s): Hattori, Y. Sugimura, K. & Uemura, T
  • Journal Title: Genes to Cells 12 Pages: 1011-1022
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Polarity and intracellular compartmentalization of Drosophila neurons. (2007)
  • Author(s): M. Rolls, M. Satoh, D. J. Clyne, P. L. Henner, A. Uemura, T. & Q. Doe, C
  • Journal Title: Neural Development 2 Pages: 7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Homophilic Dscam interactions control complex dendrite morphogenesis. (2007)
  • Author(s): E. Hughes, M. Bortnick, R. Tsubouchi, A. Baumer, P. Kondo, M. Uemura, T. & Schmucker, D
  • Journal Title: Neuron 54 Pages: 417-427
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Control of Dendritic Self-Avoidance by Seven-Pass Transmembrane Cadherin in Drosophila Sensory Neurons. (2008)
  • Author(s): Usui, T., Horiuchi, S., Matsubara, D., Shimono, K., Kimura, H. & Uemura, T
  • Organizer: CDB Symposium 2008
  • Place of Presentation: Kobe
  • Year and Date: 20080324-26
• [Presentation] Mitochondrial Protein Preli-like Regulates Development and Maintenance of Dendritic Trees of Drosophila Sensory Neurons. (2008)
  • Author(s): Tsubouchi, A., Tsuyama, T., Aigaki, T. & Uemura, T
  • Organizer: CDB Symposium 2008
  • Place of Presentation: Kobe
  • Year and Date: 20080324-26
• [Presentation] Selective Expression of Knot/Collier, a Transcriptional Regulator of the EBF/01f-1 Family, Endows the Drosophila Sensory System with Neuronal Class-specific Elaborated Dendritic Patterns. (2008)
  • Author(s): Hattori, Y., Sugimura, K., Satoh, D., & Uemura, T
  • Organizer: CDB Symposium 2008
  • Place of Presentation: Kobe
  • Year and Date: 20080324-26
• [Presentation] Shaping Diverse Morphologies of Dendritic Arbors of the Neurons: Distinct Dependency on Organelle Dynamics (2008)
  • Author(s): Uemura, T
  • Organizer: Cell Biology Special Seminar, Yale University
  • Place of Presentation: New Haven
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] Mitochondrial Protein Preli-like Regulates Development and Maintenance of Dendritic Trees of Drosophila Sensory Neurons. (2007)
  • Author(s): Tsubouchi, A., Tsuyama, T., Aigaki, T. & Uemura, T
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20071211-15
• [Presentation] Control of proximal-distal distribution of dendritic branches requires transport of Rab5 endosome by dynein. (2007)
  • Author(s): 佐藤大祐, 佐藤太一, 津山泰一, M. Rolls, M., Q. Doe, C., 大倉洋之, 斉藤基輝, 石川冬木, 上村匡
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20071211-15
• [Presentation] Control of Dendritic Self-Avoidance by Signaling of the Seven-Pass Transmembrane Cadherin. (2007)
  • Author(s): Usui, T., Horiuchi, S., Matsubara, D., Shimono, K., Kimura, H. & Uemura, T
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20071211-15
• [Presentation] Analysis of the role of mitochondrial fusion and fission-related genes for the neuronal morphogenesis in Drosophila. (2007)
  • Author(s): 津山 泰一、坪内 朝子、上村 匡
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20071211-15
• [Presentation] Reexamination of Control of Dendritic Avoidance by 7-pass Transmembrane Cadherin in Drosophila Sensory Neurons. (2007)
  • Author(s): Usui, T., Horiuchi, S., Matsubara, D., Shimono, K., Kimura, H. & Uemura, T
  • Organizer: 国際生物学賞受賞記念講演会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 20071121-22
• [Presentation] Mitochondrial Protein Preli-like Regulates Development and Maintenance of Dendritic Trees of Drosophila Sensory Neurons. (2007)
  • Author(s): Tsubouchi, A., Tsuyama, T., Aigaki, T. & Uemura, T
  • Organizer: 国際生物学賞受賞記念講演会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 20071121-22
• [Presentation] Control of Proximal-Distal Distribution of Branching Points in Dendritic Trees of Drosophila Sensory Neurons. (2007)
  • Author(s): Satoh, D., Sato, D., Tsuyama, T., Saito, M., M. Rolls, M., Ohkura, H., Ishikawa, F., & Uemura. T
  • Organizer: 国際生物学賞受賞記念講演会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 20071121-22
• [Presentation] Selective expression of Knot/Collier, a Transcriptional Regulator of the EBF/0lf-1 Family, Endows the Drosophila Sensory System with Neuronal Class-specific Elaborated Dendritic Patterns. (2007)
  • Author(s): Hattori, Y., Sugimura, K., Satoh, D., & Uemura, T
  • Organizer: 国際生物学賞受賞記念講演会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 20071121-22
• [Presentation] SELF-ORGANIZING MECHANISM FOR DEVELOPMENT OF SPACE-FILLING NEURONAL DENDRITES. (2007)
  • Author(s): Sugimura, K., Shimono, K., Uemura, T, & Mochizuki, A
  • Organizer: 国際生物学賞受賞記念講演会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 20071121-22
• [Presentation] THE IMPORTANCE OF CONTROLLING MITOCHONDRIAL FUSION IN GENERATION AND MAINTENANCE OF DENDRITIC BRANCHES. (2007)
  • Author(s): Uemura, T., Tsubouchi, A., Tsuyama, T. & Aigaki, T
  • Organizer: EDRC 2007 -20th European Drosophila Research Conference Vienna
  • Place of Presentation: Vienna
  • Year and Date: 20070912-14
• [Presentation] オルガネラダイナミクスと樹状突起形成・維持 (2007)
  • Author(s): 上村 匡
  • Organizer: 平成19年度特定領域研究「統合脳」夏のワークショップ
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 20070821-24
• [Presentation] Mitochondrial Protein Preli-like Regulates Development and Maintenance of Dendritic Trees of Drosophila Sensory Neurons. (2007)
  • Author(s): Tsubouchi, A., Tsuyama, T., Aigaki, T. & Uemura, T
  • Organizer: 第8回日本ショウジョウバエ研究集会
  • Place of Presentation: 淡路
  • Year and Date: 20070702-04
• [Presentation] Control of Proximal-Distal Distribution of Branching Points in Dendritic Trees of Drosophila Sensory Neurons. (2007)
  • Author(s): Satoh, D., Sato, D., Tsuyama, T., Saito, M., M. Rolls, M., Ohkura, H., Ishikawa, F., & Uemura. T
  • Organizer: 第8回日本ショウジョウバエ研究集会
  • Place of Presentation: 淡路
  • Year and Date: 20070702-04
• [Presentation] Control of Dendritic Avoidance by Signaling of the Seven-Pass Transmembrane Cadherin. (2007)
  • Author(s): Usui, T., Horiuchi, S., Matsubara, D., Shimono, K., Kimura, H. & Uemura, T
  • Organizer: 第8回日本ショウジョウバエ研究集会
  • Place of Presentation: 淡路
  • Year and Date: 20070702-04
• [Presentation] Genetic dissection of geometry of dendritic trees. (2007)
  • Author(s): Sato, D., Satoh, D,Tsuyama, T., Sugimura, K., & Uemura, T
  • Organizer: 第8回日本ショウジョウバエ研究集会
  • Place of Presentation: 淡路
  • Year and Date: 20070702-04
• [Presentation] Selective expression of Knot/Collier, a Transcriptional Regulator of the EBF/Olf-1 Family, Endows the Drosophila Sensory System with Neuronal Class-specific Elaborated Dendritic Patterns. (2007)
  • Author(s): Hattori, Y., Sugimura, K., Satoh, D., & Uemura, T
  • Organizer: 第8回日本ショウジョウバエ研究集会
  • Place of Presentation: 淡路
  • Year and Date: 20070702-04
• [Presentation] Control of Proximal-Distal Distribution of Branching Points in Dendritic Trees of Drosophila Sensory Neurons. (2007)
  • Author(s): Satoh, D., Sato, D., Tsuyama, T., Saito, M., M. Rolls, M., Ohkura, H., Ishikawa, F., & Uemura. T
  • Organizer: 第40回日本発生生物学会・第59回日本細胞生物学会合同大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20070528-30
• [Presentation] Reexamination of Control of Dendritic Avoidance by 7-pass Transmembrane Cadherin in Drosophila Sensory Neurons. (2007)
  • Author(s): Usui, T., Horiuchi, S., Matsubara, D., Shimono, K., Kimura, H. & Uemura, T
  • Organizer: 第40回日本発生生物学会・第59回日本細胞生物学会合同大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20070528-30
• [Presentation] Selective Expression of Knot/Collier, a Transcriptional Regulator of the EBF/Olf-1 Family, Endowed a Class-specific Dendritic Morphogenesis. (2007)
  • Author(s): Hattori, Y., Sugimura, K & Uemura, T
  • Organizer: 第40回日本発生生物学会・第59回日本細胞生物学会合同大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20070528-30
• [Presentation] Shaping cells in developmental contexts〜オルガネラダイナミクスと樹状突起形成〜 (2007)
  • Author(s): 上村 匡
  • Organizer: 大阪大学生命機能研究科研究交流会-特別講演
  • Place of Presentation: 吹田
  • Year and Date: 2007-07-11