2022 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the control system of axon initial segment starting from the nucleus
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21K20692
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
長谷川 孝一 島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 講師 (20546783)
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| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 軸索起始部 / 核膜複合体 / 核 / 軸索 / 可塑性 / i-GONAD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
LINC複合体構成因子Nesprin-1の機能阻害型変異体（Nesprin-1 DN）を初代培養大脳皮質ニューロンに発現させた場合、軸索起始部（Axon Initial Segment, AIS）の長さの短縮と可塑性が消失し、これらは小脳や海馬のニューロンにおいても同様の結果が得られた。また、子宮内電気穿孔法をもちいた生体内遺伝子導入実験系により、大脳皮質ニューロンや小脳プルキンエ細胞でLINC複合体の核膜局在を阻害する実験系を確立した結果、やはりAISの長さの短縮がみられた。これらの解析結果によりその普遍性が示され、AISの構造および可塑性制御におけるLINC複合体の重要性が明らかとなった。本研究最終年度においては、その分子メカニズムの解明を目指し、LINC複合体によるAISの制御に細胞骨格であるアクチン、または、微小管が関与するか否かについて検討した。同じくLINC複合体構成因子Nesprin-2は、アクチンや微小管上を動くキネシン、ダイニンといったモータータンパク質との相互作用について詳細に解析が進められているため、これら分子との結合能を保持、または、欠損したNesprin-2変異体を用いてAISの構造変化を観察した。その結果、LINC複合体はアクチンを介してAISを制御していることが示唆される結論が得られた。AISはさまざまな状況に応じてその構造や分子プロファイルを変化させてニューロンの興奮性を調節する。Nesprin-1 DN発現ニューロンにおいて、AISの細胞骨格制御因子やイオンチャネルの発現量や分布の異常についての解析は着手が遅れていたが、最近海外の研究チームが確立した定量解析方法を導入することが出来たため、順次解析をしている。今後は、さらに詳細にLINC複合体のアクチンを介したAISの制御機構について超解像度顕微鏡を用いた解析等を検討していく予定である。
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