2021 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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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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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細胞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。これまでに、発生脳で遊走する小脳顆粒細胞においてLaminAタンパク質のレベルが低いことを突き止めた。そこでLaminAを脳内を遊走する小脳顆粒細胞で強制発現させた結果、小脳内顆粒層に到達する小脳顆粒細胞の数が、コントロールと比較して若干低下することが分かった。これにより、細胞核弾性率の上昇が脳内のニューロン遊走を阻害することが示唆された。これまでに異なる発生ステージにある小脳顆粒細胞において、LaminA遺伝子の発現レベルの変化を示唆するデータを得たため、遺伝子発現の調節に関わるLaminA遺伝子の発現調節領域 (CpGアイランド) のメチル化状態を調べた。しかしながら、異なる発生段階でLaminA遺伝子のDNAメチル化に差は観察されなかった。
一方、遊走中の神経細胞核における機械的ストレスによるDNAの損傷については、狭小な空間を通過させるin vitro実験系と薬剤処理による分子の撹乱実験により、非相同末端結合（non-homologous end joining (NHEJ))によってDNA損傷が修復されることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウィルスによる感染症拡大によって大学での研究活動に一部支障が出た上、半導体不足などによる機材調達の遅延から、予定通り進めることができなかった実験があった。遊走中の神経細胞核における機械的なストレスによるDNA損傷・修復機構に関して、予定していた1)独自のマイクロデバイス基板を用いた損傷・修復機構の動態観察 2)DNA修復に関わる分子の撹乱実験 を予定通り遂行することで、狭小な空間を通過し、機械的なストレスを受けた神経細胞核において53BP1（DNA修復に関わる分子）が集積することを突き止めた。さらに、損傷を受けたDNAは薬剤処理による分子の撹乱実験により、非相同末端結合（non-homologous end joining (NHEJ))によって修復されることが示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
NHEJに関わる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実験により、機械的なストレスによるDNA損傷修復の分子機構を明らかにし、学術論文として研究成果を発表する。すでにノックアウト実験に必要な遺伝子組換えマウスを入手した上に、マイクロデバイス基板作製に必要な材料の流通も回復しつつあるため、昨年度完遂できなかった上述の実験を遂行することができると考えられる。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスによる感染症拡大によって大学での研究活動に一部支障が出た上に、世界的な半導体不足により実験材料の調達の遅延があったため。該当年度においてノックアウトマウスの作製・維持とマイクロデバイス基板の作製に関わる費用として使用だった分を、次年度で同様の目的のために使用する。
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Research Products
(2 results)
