2016 Fiscal Year Annual Research Report
Regulation of neural development by acidic sugar chains via modification of morphogen activity
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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, 分子細胞生理研究領域, 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。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解析した。
まず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を見出した。次にその機構について解析を行った。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ことが考えられた。このように脊髄発生においてグリコサミノグリカンの構造変化を通してモルフォゲンの濃度制御を行い、細胞分化を制御していることが明らかとなった。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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