Mechanism of RNA transport and localization in neural stem cells during corticogenesis

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K14999
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 吉川 貴子 東北大学, 医学系研究科, 助教 (90727851)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 神経幹細胞 / mRNA輸送 / 細胞周期

Outline of Annual Research Achievements

哺乳類の放射状グリア（radial glia; RG）細胞と呼ばれる神経幹細胞は、脳表面まで非常に長い放射状の突起を伸ばしており、基底膜側突起を受け継いだ娘細胞は、未分化を維持した神経幹細胞となる。当研究室より、このRG細胞では細胞周期因子Cyclin D2のmRNAが輸送されることを見いだした（Tsunekawa et al., 2012）。細胞内でmRNA輸送が行われる際、RNA結合タンパク質（RBP）が標的ｍRNAに結合する。RBPの一つである脆弱性X症候群の原因因子FMRPが基底膜側突起へのmRNA輸送を担うことが報告されている（Pilaz et al., 2016）。そこで、胎生期の終脳におけるFMRPの標的mRNAを網羅的に探索するために、RNA immunoprecipitation sequencing (RIP-Seq)を用いて多数のFMRPの標的mRNAを同定した（Casingal, Kikkawa et al., 2019）。この結果を参照したところ、CyclinD2はFMRPの標的mRNAには含まれていなかった。また、FMRPをコードするFmr1遺伝子のノックアウトマウスのRG細胞基底膜側突起における CyclinD2の局在には変化が認められなかった。現在、特異的なmRNA配列に結合し得るRBPを探索できるデータベースを用いて探索した候補RBPの解析に着手している。また、RBPが標的mRNAを特定の場所まで運搬する際に、モータータンパク質を利用して細胞骨格上を移動することから、胎生期のRG細胞においても神経細胞と同様の機構があると予想した。本研究において、in situ hybridizationによりモータータンパク質のキネシン分子がRG細胞の存在する脳室帯領域に発現することを見いだしており、現在これらの分子のノックダウン実験を進めている。

Research Products

• [Journal Article] Dmrt genes participate in the development of Cajal-Retzius cells derived from the cortical hem in the telencephalon. (2020)
  • Author(s): Kikkawa, T., Sakayori, N., Yuuki, H., Katsuyama, Y., Matsuzaki, F., Konno, D., Abe, T., Kiyonari, H., Osumi, N.
  • Journal Title: Developmental Dynamics Volume: in press Pages: in press
  • DOI: https://doi.org/10.1002/dvdy.156.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Paternal age affects offspring’s behavior possibly via an epigenetic mechanism recruiting a transcriptional repressor REST (2019)
  • Author(s): Yoshizaki, K., Koike, T., Kimura, R., Kikkawa, T., Oki, S., Koike, K., Mochizuki, K., Inada, H., Kobayashi, H., Matsui, Y., Kono, T., Osumi, N.
  • Journal Title: bioRxiv Volume: - Pages: -
  • DOI: https://doi.org/10.1101/550095
  • Open Access
• [Journal Article] Identification of FMRP target genes expressed in corticogenesis: implication for common phenotypes among neurodevelopmental disorders (2019)
  • Author(s): Casingal, CR., Kikkawa, T., Inada, H., Osumi, N.
  • Journal Title: bioRxiv Volume: - Pages: -
  • DOI: https://doi.org/10.1101/769026
  • Open Access
• [Presentation] mRNA transport of Cyclin D2 in radial glial cells during brain development. (2020)
  • Author(s): Kikkawa, T.
  • Organizer: The 5th German-Japanize Retreat on Forebrain Development
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CyclinD2のmRNA輸送による有胎盤類大脳皮質の拡大機構の解明 (2020)
  • Author(s): 吉川貴子、若松義雄、井上-上野由紀子、鈴木久仁博、井上高良、大隅典子
  • Organizer: 125回日本解剖学会
• [Presentation] mRNA transport mechanism of a cell cycle regulator Cyclin D2 in neural stem/progenitor cells during corticogenesis. (2019)
  • Author(s): Kikkawa, T., Wakamatsu, Y. Inoue U, Y., Tsunekawa, Y., Matsuzaki, F., Suzuki, K., Inoue, T., Osumi, N.
  • Organizer: 第42回 日本神経科学大会
• [Presentation] mRNA transport mechanism of a cell cycle regulator Cyclin D2 in neural stem/progenitor cells during corticogenesis. (2019)
  • Author(s): Kikkawa, T., Wakamatsu, Y. Inoue U, Y., Tsunekawa, Y., Matsuzaki, F., Suzuki, K., Inoue, T., Osumi, N.
  • Organizer: 20th TMIMS International Symposium “Principles of Neocortical Development and Evolution”
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] mRNA transport mechanism of a cell cycle regulator Cyclin D2 in neural stem/progenitor cells during corticogenesis. (2019)
  • Author(s): Kikkawa, T., Wakamatsu, Y. Inoue U, Y., Tsunekawa, Y., Matsuzaki, F., Suzuki, K., Inoue, T., Osumi, N.
  • Organizer: 次世代脳プロジェクト 冬のシンポジウム2019