A study on the regulation of nuclear mechanics and DNA damage protection in neuronal migration

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K14819
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
• Research Institution: Kindai University (2022); Kyoto University (2018-2021)
• Principal Investigator: Nakazawa Naotaka 近畿大学, 理工学部, 講師 (90800780)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ニューロン遊走 / 細胞核 / マイクロデバイス流路

Outline of Final Research Achievements

We found that LaminA protein levels fluctuated in migratory cerebellar granule cells during cerebellum development. In addition, overexpression of LMNA in cerebellar granule cells reduced migration efficiency. These suggest that LMNA-mediated regulation of nuclear stiffness is critical for neuronal migration. On the other hand, we found that 53BP transiently aggregated in the nucleus when the migratory neurons passed through confined space. Our experiments using in vitro system and inhibitor treatment revealed that DNA damage by mechanical stress in migratory neurons was repaired by non-homologous end joining.

Free Research Field

神経科学、細胞生物学、発生生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

細胞の移動は脳内の神経細胞に限った現象ではなく、組織の形づくりや免疫の機能、がん転移など多くの細胞で観察される。先行研究により、人工的な条件下で上皮性がん細胞を狭い間隙の中を通過させることで、細胞核の著しい変形が起こりDNA損傷が誘引されることが報告された。これらの研究は、単純な環境における細胞の動きを報告したものであり、これまでに身体の中で同様の現象が起こるか不明であった。本研究の遂行により、からだの中のような複雑な環境下で同様の現象を検証することが可能となる。そのため、本研究は神経細胞移動の仕組みの解明にとどまらず、様々な種類の細胞が移動できる仕組みの理解に波及する可能性がある。