2014 Fiscal Year Annual Research Report
胎生期神経前駆細胞内mRNA長距離輸送に関わるRNA結合タンパクの探索と機能解析
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26291046
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
大隅 典子 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00220343)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
稲田 仁 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (60419893)
吉川 貴子 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (90727851)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | Pax6 / FMRP / Cyclin D2 / 哺乳類大脳皮質 / 放射状グリア細胞 / mRNA輸送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類の大脳皮質の正常な発生過程には、ニューロン産生期に存在する神経幹細胞の放射状グリア（RG）細胞が適切に自己増殖し分化することが重要である。RG細胞は、脳表面（basal）側と脳室面（apical）側に突起を伸ばした細長い形態をしている。我々は細胞周期制御因子Cyclin D2のRG細胞basal側末端への局在が細胞運命決定に影響することや、Cyclin D2の発現がPax6に制御されることが示したが、本研究ではこのようなmRNAの局在に関わる分子メカニズムを明らかにすることを目的とした。まず本年度は、脆弱性X症候群の原因遺伝子であるFmr1のプロモーターにPax6が結合すること、ならびに、Fmr1遺伝子の機能を阻害したマウス胚においてRG細胞の増殖が阻害されニューロンの分化が促進することから、RG細胞におけるPax6依存的な新規分子メカニズム存在の可能性に注目し、Fmr1遺伝子にコードされるFMRPとCyclin D2のPax6遺伝子変異マウス（Sey/Sey）胚およびラット（rSey2/rSey2）胚における発現パターンを分析した。その結果、FMRPはRG細胞のbasal側突起末端に強く局在しており、ニューロン産生期のSey/Sey胚およびrSey2/rSey2胚においてbasal側のFMRP発現減少が認められた。また、RG細胞basal側突起末端ではFMRPとCyclin D2が共局在して集積しており、rSey2/rSey2胚ではRG細胞basal側末端でのCyclin D2の発現減少が観察された。これらの結果から齧歯類大脳皮質のRG細胞において、Pax6によりFMRPの発現が制御され、FMRPを介してCyclin D2のbasal側突起末端への輸送および局所的翻訳が引き起された結果、RG細胞の増殖・維持およびニューロンへの分化が適切に行われる可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
Pax6がFMRPの発現・局在を制御すること、またそのことを介してCyclin D2の基底膜側への輸送を制御する可能性まで見出すことができた。さらに、CRISPR/Cas9システムを利用して輸送に必須なcis配列の役割について生体内で検証するシステムを立ち上げた。関連してゲノム支援の課題に採択されたことによりRIP-seq法を用いた解析に着手した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、FMRPおよびCyclin D2タンパク質の共局在を確認できたが、今後は免疫染色法とin situハイブリダイゼーションを併用したFMRPおよびCyclin D2 mRNAの発現解析、ならびに子宮内電気穿孔法を用いたFMRPノックダウン実験によるRG細胞内でのCyclin D2 mRNA局在への影響について検討する。また、RIP-seq法によりマウス大脳皮質原基においてFMRPにより輸送されるmRNAを網羅的に探索するとともに、Cyclin D2のmRNA輸送に関わるcis配列をCRISPR/Cas9システムを用いて阻害した効果を検証する予定である。
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| Causes of Carryover |
使用予定であった抗体試薬が輸入品であり、今年度の予算執行期限内に納品できなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の物品費として執行予定。
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| Remarks |
複雑な神経回路を構成する哺乳類の大脳発生過程において、 我々は、発生期の哺乳類神経幹細胞において、細胞周期調節因子サイクリンD2が脳原基の外側である基底膜面の先端に局在することを発見し、この分子の局在が神経幹細胞の分裂時に娘細胞の運命を未分化な状態に維持することを明らかにしました。今後、ヒト脳において莫大な数の神経細胞が産生され、脳が大きくなった仕組みの解明につながっていくことも期待されます。
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