Molecular mechanisms of neurite self-avoidance

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K06207
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44010:Cell biology-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Kise Yoshiaki 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任准教授 (70769611)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 樹状突起 / 軸索 / イオンチャネル

Outline of Final Research Achievements

This project aims to reveal the molecular mechanisms of neuronal development, maintenance, and function in the brain. To this end, we first identified the regulators of cytoskeleton which work downstream of cell-recognition molecule Dscam for dendrite self-avoidance. Second, we identified Wnk kinase which is required for the growth/branching as well as maintenance of axon. Finally, we provided, by using cryo-EM, the structural basis for gating modulation of Kv4.2-KChIP1-DPP6S channel complex which is required for the inhibition of the backpropagation of the action potential in dendrites.

Free Research Field

神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々ヒトの脳神経系は、1000億個もの神経細胞がその複雑な分枝パターンをもった樹状突起と軸索を介して精密なネットワークを形成し、情報処理、運動、学習、意思決定などを行う。本研究成果の学術的な意義は、（１）樹状突起や軸索の分枝パターン形成と維持の機構を明らかしたこと、（２）神経細胞が機能的電気信号を生み出すために必須なカリウムチャネルの活性制御機構を明らかにしたことによって、神経細胞の発生と機能の両面のメカニズムに迫ることができた点である。その社会的意義は、損傷を受けた脳の再生や、イオンチャネルの機能不全による精神疾患の治療という医療への応用にも道を切り開いたことである。