2014 Fiscal Year Annual Research Report
樹状突起の三次元的な空間分布を決定するメカニズムの解析
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25830011
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
藤島 和人 京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 助教 (20525852)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ニューロン / 形態形成 / 脳・発生 / 細胞・組織 / 樹状突起 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は小脳プルキンエ細胞をモデルとし、樹状突起が三次元的な空間パターンを形成する仕組みを明らかにすることを目的とした。伸長、分岐、退縮を含む成長ダイナミクスが細胞内シグナルや環境に依存して制御されるメカニズムについて注目し、以下の研究を行った。
(1)プルキンエ細胞樹状突起は突起同士の反発により、交差の少ない分岐パターンを示す。本年度は、前年度までに関与を確認したプロトカドヘリン分子の下流シグナルとして働くFAKに注目した。FAKのドミナントネガティブ変異体や薬剤阻害により、突起間の交差数が増加する傾向にあることを見出した。当該分子シグナルが接触依存的反発に関与することが示唆された。
(2)前年度までにミトコンドリアによる局所的なATP産生が樹状突起の安定な伸長に必要であることを示した。本年度は、突起末端でのATPレベルの維持にはミトコンドリアだけでなく、エネルギー供給システムであるクレアチンシャトルも必要であること示した。さらにATP枯渇条件下ではコフィリンのリン酸化維持ができなくなりアクチン代謝に異常が生じ、その結果、樹状突起の伸長が妨げられることが明らかになった。本研究によりニューロンの発生過程におけるエネルギー制御の一端が明らかになり、その結果をJournal of Neuroscience誌に報告した。
(3)前年度までに小脳構造を模した人工ナノ繊維培養系を開発し、プルキンエ細胞樹状突起が平行線維と直交して成長することを明らかにした。本年度はこの進行方向を決定するメカニズムを解明するため、アデノ随伴ウイルスを利用したRNA干渉法等を用いて制御因子を探索した。その結果、接着因子や細胞骨格制御因子を含む複数の候補分子を同定することに成功した。プルキンエ細胞が当該接着因子を介して、平行線維の方向性を認識し自らの進行方向を決定している可能性が考えられる。
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