2019 Fiscal Year Research-status Report
ニューロン遊走における細胞核弾性率の調節機構およびDNA損傷保護機構の解明
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18K14819
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
中澤 直高 京都大学, 高等研究院, 特定助教 (90800780)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ニューロン遊走 / メカノバイオロジー / 細胞核 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多数の細胞が秩序正しく重層した脳構造は、ニューロン遊走によって形成される。ニューロン遊走に必須な細胞核移動を詳細に観察すると、著しい変形を伴って 核が細胞質内を前進することが分かった。申請者の予備実験によりニューロン核の弾性率が低い(柔らかい)状態に調節されることで、核移動が促進されている可能性が示唆された。一方でその柔らかさゆえに、外部より受ける機械的ストレスが増大した結果、細胞核内でDNAの損傷、修復が起こる可能性も示唆された。そこで本研究は、遊走中のニューロンがもつ細胞核の弾性率調節機構、およびDNA損傷の修復機構を明らかにすることを目的としている。ニューロン核がもつ弾性率の調節機構を明らかとするために、細胞核移動前、移動中、移動後の発生ステージにある小脳よりニューロンを単離し、細胞核膜に局在する分子のタンパク質レベルを確認した。その結果、細胞核ラミナを構成するLaminAタンパク質のタンパク質レベルが細胞核移動後に上昇することを見出した。これが遺伝子の発現調節によるものであるかを確かめるために、同様の発生ステージにおけるLaminA遺伝子の発現レベルをリアルタイムPCR法によって解析した。その結果、このタンパク質レベルの変化はLaminA遺伝子の発現量の変化によるものであることが示唆された。
本年度は、DNA損傷の修復機構に関して研究が進展した。まず機械的なストレスによるDNA損傷は、損傷を受けてから24時間後までに修復されることを見出した。この修復機構を明らかにするためにDNA損傷の修復分子を阻害することが知られる薬剤を投与し、機械的なストレスによるDNA損傷への影響を観察した。その結果、機械的なストレスによって損傷したDNAの修復を阻害する薬剤を同定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
機械的なストレスによるDNA損傷の修復に関わる分子の同定に近づいたため。狭い間隙を通過した際の機械的なストレスによって損傷した遊走ニューロンのDNAは、24時間ほどで修復することを見出した。さらに、修復に関わる分子の阻害剤を用いたスクリーニングにより、機械的なストレスによって損傷したDNAの修復を阻害する薬剤を見出した。これにより、機械的なストレスによるDNA損傷の修復に関わる分子の同定に近づいた。
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| Strategy for Future Research Activity |
機械的なストレスによって損傷したDNAの修復に関わる分子をコードする遺伝子の機能解析を進める。同分子の阻害剤、およびこれまでに作製した狭い間隙をもつ基板を用いて、DNA損傷修復分子の時空間的なダイナミクスを観察する。さらに、同分子をコードする遺伝子のノックダウン実験やノックアウトマウスを用いた実験により、機械的なストレスによるDNA損傷修復機構を明らかにする。また、これまでに明らかにした細胞核弾性率の調節機構やクロマチンダイナミクスとの関連も検証しつつ、計画書通りに研究を推進する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスの影響で、予定していた学会参加などがキャンセルになったため。また、今年度遂行したマイクロパターン基板のプロトタイプ作製に伴う使用額を想定よりも安価に抑えることができたため。今年度のプロトタイプ作製によって、本研究に適したマイクロパターン基板を作製することに成功したが、本格的にデータを得るために想定よりも多くのマイクロパターン基板が不可欠であることが分かった。次年度使用額は、本研究に適したマイクロパターン基板の量産に必要な研究費に充てる。
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