2018 Fiscal Year Annual Research Report
Role of axonal inputs in circuit formation
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18J10215
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
藍原 周平 九州大学, 医学系学府, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2020-03-31
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| Keywords | マウス / 嗅覚系 / 神経回路形成 / 樹状突起 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発達初期の哺乳類の脳では神経細胞は過剰に神経突起を伸ばしており、次第にその形態を再編成することで成熟した神経回路を獲得する。この発達期における形態の再編成は末梢神経細胞軸索からの分泌型、膜貫通型タンパクや神経活動などの入力を受けて行われることが知られているが、これら2つのシグナルがどのようにして神経細胞の形態再編成を制御してるのかはよくわかっていない。そこで本研究ではマウス嗅覚系をモデルとして、この形態再編成の分子メカニズムを解明することを目的とした。
今年度の研究ではマウス嗅球の僧房細胞を対象として、発達期に起こる樹状突起再編成に関わる分泌型、膜貫通型タンパクを同定するためのノックアウトスクリーニングを行った。その結果BMPシグナルが僧房細胞の樹状突起再編成に必要であることを発見した。BMPシグナルは複数の経路を介して細胞内にシグナルを伝えるが、その中でもアクチン細胞骨格を制御する非古典的経路が関わっていることを明らかにした。また最近私の所属する研究グループは神経活動が僧房細胞の樹状突起再編成に必要であることを明らかにしている。そこで私が発見したBMPシグナルと神経活動が協調して樹状突起再編成を行っている可能性を検証するために、神経活動の下流で働いていると言われているRho-GTPaseファミリーを試した。その結果、Rac1というタンパクが樹状突起再編成に関わっていることを発見した。
以上の発見は分泌型、膜貫通型タンパクと神経活動の入力がアクチン細胞骨格を協調して制御することで、神経細胞形態再編成に寄与していることを示唆する結果である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の予定では僧房細胞の樹状突起伸長に関わる分泌・膜貫通型タンパクをスクリーニングにより同定する計画であったが、同定するまでに至らなかった。しかし、その過程で発見したBMPシグナルを足掛かりに、樹状突起再編成の分子メカニズムに迫ることができた。さらにBMPシグナルと神経活動が協調してアクチン細胞骨格を制御することで、樹状突起再編成が行われている可能性まで示唆することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
BMP受容体を僧房細胞においてノックアウトすることでBMPシグナルが樹状突起再編成に必要であることは示せたが、まだリガンドであるBMPがどの細胞由来かわかっていない。したがって今後の実験でBMPがどこから来ているのかを調べる必要がある。
また、神経活動がRac1を介してアクチン細胞骨格を制御している可能性が見えてきたが、その検証は十分ではない。そのため更なる検証が必要である。
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