神経極性形成過程で非対称性シグナルを生み出す新規分子Shootin1の解析

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18300107
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 稲垣 直之 Nara Institute of Science and Technology, バイオサイエンス研究科, 准教授 (20223216)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 島田 忠之 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 特任助教 (80379552)
• Keywords: 神経細胞 / 極性 / 軸索 / 樹状突起 / Shootin1 / L1 / アクチン / 成長円錐

Research Abstract

神経細胞は1本の軸索と複数の樹状突起を形成し極性を獲得する。神経極性は、神経細胞の基本的な機能であるシグナルの入出力や統合に重要な役割を果たす。最近の数多くの報告から、PI 3-kinaseやPAR3/6、GSK-3ベータ、CRMP-2といった分子群の細胞内におけるシグナルの非対称性が培養海馬神経細胞の極性を形成することが明らかとなりつつある。しかし、このようなシグナルの細胞内における非対称性がどのような分子メカニズムで生じるかという問題は大きな謎である。最近、我々は新規神経極性形成タンパク質Shootinlを見出した。Shootinlは極性形成とともに神経細胞内で非対称に軸索に濃縮する。本研究では、Shootinlの機能解析を行い、極性形成過程における非対称シグナルの形成のメカニズムを解明する。前年度までの研究から、Shootinlは、Waveと呼ばれる成長円錐様の構造体とともに、神経突起内で細胞体から突起先端に向かって塊となって輸送され、Shootinlの非対称シグナルの形成に重要な役割を果たすことが示唆されている(J. Cell Biol. 175, 147-157, 2006)。
本年度は、Wave内のShootinlの細胞内1分子計測を行った。その結果、Shootinl分子がWave内のアクチンフィラメントの求心的な移動に一致して移動し、その移動はアクチンフィラメントの重合をサイトカラシンで阻害することによって抑制されることがわかった。以上の結果から、ShootinlがWave内のアクチンフィラメントと相互作用することによって輸送されると結論された。さらに、Shootinlの神経突起内における拡散をKaede-Shootinlを用いて計測した。その結果、神経突起先端に濃縮したShootinlが拡散によって細胞体に戻ることおよび長い神経突起ほどShootinlが濃縮しやすいことが明らかとなった。これは、我々が提唱しているShootinlの非対称シグナル形成のポジティヴフィードバックモデル(J. Cell Biol. 175, 147-157, 2006)を強く支持する。また、Shootinlの脳内機能の解析のためにノックアウトマウスの作成に成功し、現在その表現型を解析中である。

Research Products

• [Journal Article] Singar1, a Novel RUN Domain-containing Protein, Suppresses Formation of Surplus Axons for Neuronal Polarity. (2007)
  • Author(s): Mori, T., Wada, T., Suzuki, T., Kubota, Y. and Inagaki, N.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 282 Pages: 19884-19893
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 神経極性形成とShootin1のフィードバックループ (2007)
  • Author(s): 稲垣直之、鳥山道則、島田忠之
  • Journal Title: 生化学 79 Pages: 799-802
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Presentation] Shootin1 Transmits Driving Force of F-actin Flow to L1-CAM for Neurite Elongation (2007)
  • Author(s): Shimada, T., Toriyama, M., Uemura K., Sugiura, T., Watanabe, N., Kamiguchi, H., and Inagaki, N.
  • Organizer: 47th Annual Meeting of the American Society for Cell Biology
  • Place of Presentation: Washington DC, USA
  • Year and Date: 20071201-05
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Presentation] Quantitative Analysis of Shootin1 and neurite elongation (2007)
  • Author(s): Asano, T., Toriyama, M., Inagaki, N., Sakumura, Y., Ishii, S.
  • Organizer: Neuro2007 第30回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20070910-12
• [Presentation] 新規タンパク質Shootin1とSingar1による神経極性形成の制御 (2007)
  • Author(s): 稲垣直之、鳥山道則、島田忠之、森達也
  • Organizer: 第30回 日本分子生物学会・第80回 日本生化学会合同大会ワークショップ、From shape to function:ニューロンの形態形成と可塑性を司る分子基盤
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-14
• [Presentation] Shootin1と神経突起伸長のPositive feedback loopによる神経極性形成機構 (2007)
  • Author(s): 鳥山道則、作村諭一、浅野卓也、島田忠之、稲垣直之
  • Organizer: 第30回 日本分子生物学会・第80回 日本生化学会合同大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-14
• [Presentation] 新規タンパク質Shootin1は、F-actinの求心的移動とL1-CAMを連結することで神経突起伸長を促進する (2007)
  • Author(s): 島田忠之、鳥山道則、上口裕之、杉浦忠男、渡邊直樹、稲垣直之
  • Organizer: 第30回 日本分子生物学会・第80回 日本生化学会合同大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-14
• [Presentation] プロテオミクスを用いた脳神経回路網形成の分子機構の解析 (2007)
  • Author(s): 稲垣直之
  • Organizer: 第57回 日本電気泳動学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-06-20
• [Book] Neuronal Process Outgrowth., In Lajtha F.W.(ed): Handbook of Neurochemistry and Molecular Neurobiology
  • Author(s): Mori T., Inagaki N., Kamiguchi H.
  • Publisher: Springer-Verlag, Berlin(印刷中)
• [Remarks]
  • URL: http://bsw3.naist.jp/itoh/home/oldhome/contents/inagaki/shoukai_inagaki.html