2020 Fiscal Year Research-status Report
自発神経活動依存的な樹状突起の「勝ち」「負け」決定機構
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19K06886
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
藤本 聡志 九州大学, 医学研究院, 助教 (50586592)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 神経回路形成 / 自発神経活動 / 嗅球 / 樹状突起 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、発達期のマウス嗅覚系をモデルとして、自発神経活動依存的な樹状突起リモデリングを示す僧帽細胞が、どのようにして安定化する「勝者」の樹状突起と、刈り込まれる「敗者」の樹状突起を決定するのかを明らかにするものである。
前年度までに、Rhoファミリー低分子量Gタンパク質であるRac1とRhoAが、それぞれ神経活動の下流で活性化され、樹状突起の安定化と刈り込み双方を制御する因子であるということを見出し、Rac1はシナプス入力が強いと推測される糸球体の領域で活性化が起こるのに対して、RhoAは細胞体で活性化が見られ、糸球体では逆にRhoAの抑制が起こることがわかっていた。しかしながら、この単一細胞内でのシグナル分子の活性化の非対称性がどのように「勝者」「敗者」の決定にかかわっているかはいまだに不明であった。
今年度は、Rac1とRhoAシグナルのクロストークの可能性について、Rac1およびそのサブファミリーであるRac2、Rac3をCRISPR-Cas9システムを用いてノックアウトした時にRhoAの活性化がどのように変化するかを観察した。Rac1/2/3を欠損させると糸球体におけるRhoAの抑制が見られなくなった。また、ドミナントネガティブRac1を発現させても糸球体におけるRhoAの抑制が見られなくなった。すなわちRacはRhoAの活性に対して拮抗的に働いていることが示唆された。このような細胞内での拮抗作用が発達期の回路形成に重要であることが考えられる。また、糸球体における神経活動依存的なRac1の活性化は、その下流でアクチンフィラメントの重合を介して「勝者」となる樹状突起の安定化を促進していることをアクチンのFRETイメージングを行い明らかにした。
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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
今年度は、新型コロナウイルス対応のために実験の規模を縮小したものの、これまでのデータをさらに補強するデータの取得ができた。また、論文の改稿作業等を主に進め、神経活動依存的なRac1の活性化を介した樹状突起の安定化機構に関するプレプリントをbioRxivで公開するとともに査読論文誌への投稿を行い、現在改訂作業中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究を踏まえRac1の活性化がRhoAの抑制を引き起こすのかを光活性化Racを用いて検証する。また、「勝者」となる樹状突起でRac1の活性化及びRhoAの不活性化は観察されたが、「敗者」となる樹状突起でそれぞれどのような活性を持っているのかを高解像イメージングを行い検証する。以上の結果をすでにプレプリントとして公開しているものと合わせて論文投稿する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス対応による研究縮小と国内出張自粛および海外渡航規制による学術集会のオンライン化により旅費が発生しなかったため、次年度使用額が生じることとなった。引き続き、これまでに行うことのできていない研究を遂行する費用として使用予定である。
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