2015 Fiscal Year Annual Research Report
酸性糖鎖による神経発生制御機構の解明 ーモルフォゲン活性調節を介してー
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26290027
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| Research Institution | National Institute for Physiological Sciences |
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Principal Investigator |
池中 一裕 生理学研究所, 分子生理研究系, 教授 (00144527)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 糖鎖 / 神経科学 / 生理学 / 脳・神経 / 発生分化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発生期の脳や脊髄ではWntやShhといった形態形成因子(モルフォゲン)が分泌され、それらが濃度勾配を形成し、その濃度に応じて様々な細胞応答を引き起こす。その結果、領域特異的に様々な細胞種を生み出している。モルフォゲンの濃度勾配形成機構には、酸性糖鎖構造との結合が関与していることが考えられている。マウス脊髄を用い、発生期におけるモルフォゲンとグリコサミノグリカン鎖の相互作用についてモルフォゲンの分布及びシグナリングへの影響に着目し解析した。
これまでにケラタン硫酸の欠損マウスやヘパラン硫酸脱硫酸化酵素の変異マウス(sulfatase(Sulf)1/2-KOにおいて、1)ドメインが腹側へシフトするだけでなく、2)運動ニューロンの産生が亢進し、3)オリゴデンドロサイトの分化が抑えられること、などを見出してきた。
平成２７年度はその機構について詳細な解析を行った。ヘパラン硫酸脱硫酸化酵素であるSulf１およびSulf2は底板に発現しているが、発生とともに背側へと発現が拡大していることから脱硫酸化されたヘパラン硫酸の分布が変化していることが考えられた。これらのマウスを解析したところ、胎生期脊髄のドメイン構造の形成及び細胞分化に異常が観察された。これらの表現系に起因するものとしてモルフォゲンのシグナリングに異常があることが考えられることから底板から分泌されるShhのシグナリングについて解析を行ったところ、ShhそのものやShhシグナリングのレポーター遺伝子の発現パターンが欠損マウスにおいて異なっていることが明らかとなった。よってヘパラン硫酸脱硫酸化することによって、結合しているShhが遊離され、背側に強いShhシグナルを入力していること、この強いShh入力により背側でさらにShh,Sulf1および2の発現が誘導され、さらに背側にShhシグナルが入力されていくシナリオが考えられた。
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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
これまでにケラタン硫酸及びヘパラン硫酸脱硫酸化酵素の欠損マウスにおいてドメイン構造の腹側へのシフトやオリゴデンドロサイトの分化異常を明らかにしてきた。この機構として、ShhとSulf1&2の相互作用を介した背側へのShhシグナリング伝藩の障害を明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き発生期のマウス脊髄を用いて解析し、得られた表現系がどのようなメカニズムで起こっているか分子機構を解明する。また胎生期脊髄に発現する硫酸化糖鎖のマッピングや硫酸化パターンの変化による発生への影響を明らかにしていく。さらに共同研究として延世大学(韓国)のJinwoong Bok博士よりShhシグナリングの変異マウスを供与して頂いている(Bromi mutant)。このマウスも用いることでShhとの相互作用や硫酸化糖鎖の”揺らぎ”による発生への影響も明らかにしていく。
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| Causes of Carryover |
運営費と合算して支払予定だったDISMICﾃﾞｨｽﾎﾟｰｻﾞﾌﾞﾙﾒﾝﾌﾞﾚﾝﾌｨﾙﾀｰﾕﾆｯﾄの支払が4月になってしまったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
すでにDISMICﾃﾞｨｽﾎﾟｰｻﾞﾌﾞﾙﾒﾝﾌﾞﾚﾝﾌｨﾙﾀｰﾕﾆｯﾄ代として支払処理済。
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