2016 Fiscal Year Annual Research Report
Opposing functions of chondroitin sulfate and heparan sulfate in the neural network formation
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25430081
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science |
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Principal Investigator |
前田 信明 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳発達・神経再生研究分野, プロジェクトリーダー (90202308)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神村 圭亮 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳発達・神経再生研究分野, 主席研究員 (30529524)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | プロテオグリカン / 神経回路形成 / 神経細胞移動 / コンドロイチン硫酸 / ヘパラン硫酸 / 神経筋接合部 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プロテオグリカンは、コンドロイチン硫酸(CS)やヘパラン硫酸(HS)等のグリコサミノグリカンがコア蛋白質に共有結合した糖蛋白質であり、細胞外基質や細胞表層の主成分として様々な情報伝達経路を修飾している。これまで、CSとHSは哺乳類脳の神経回路形成において対立的に機能しているとされてきたが、そのメカニズムには不明の点が多い。28年度は、マウス大脳新皮質における神経細胞移動に注目し、両者の発現動態を解析した。すなわち、子宮内胎仔電気穿孔法を用いて胎生14日目の大脳神経幹細胞にGFP遺伝子を導入し、その1、2、3日後に胎仔脳を採取した。FACSを用いて分離したGFP陽性ニューロンよりRNAを単離し、DNAマイクロアレイを用いて遺伝子発現解析を行った。この3日の間にGFP陽性ニューロンは脳室帯から脳表近くまで移動するため、神経細胞移動に伴う遺伝子発現の変化を明らかにすることができる。その結果、ホスファカンやニューログリカンC等のCSプロテオグリカンの発現はニューロンの移動に伴って著しく増加するのに対して、シンデカン3やグリピカン1等のHSプロテオグリカンは大きな発現変化を示さなかった。ただし、ADAMTSファミリーに属する細胞外基質分解酵素の発現は大きく変化しており、プロテオグリカンの分解による機能制御の可能性が考えられた。
これまで、ショウジョウバエ神経筋接合部及びマウス大脳皮質をモデルとしてプロテオグリカンの機能解析を行い、以下のことを明らかにした。
（１）ショウジョウバエ幼虫の神経筋接合部において、シンデカンとグリピカンは拮抗的に作用して、神経伝達及び運動を制御している。
（２）発達期マウス大脳皮質での神経細胞移動及び神経極性化において、CSが重要な役割を果たしている。
（３）発達期マウス大脳皮質においてCSプロテオグリカンとHSプロテオグリカンは対照的な発現変化を示す。
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