2012 Fiscal Year Annual Research Report
ヘパラン硫酸エンドスルファターゼがつくる硫酸化ドメイン構造と脳機能
Publicly Offered Research
| Project Area | Deciphering sugar chain-based signals regulating integrative neuronal functions |
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| Project/Area Number |
24110502
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
桝 和子 筑波大学, 医学医療系, 講師 (50344883)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | ヘパラン硫酸 / スルファターゼ / 神経 / 嗅覚 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヘパラン硫酸プロテオグリカンは、神経細胞の分化、移動、軸索ガイダンス、シナプス形成、神経可塑性の制御において重要な役割を持つ。これら多様な活性は、コア蛋白質に共有結合したヘパラン硫酸糖鎖がシグナル分子、酵素、受容体、細胞外マトリックス分子などと相互作用することによって発揮される。私たちは、ヘパラン硫酸糖鎖の６位の硫酸基を選択的に加水分解するエンドスルファターゼSulf1、Sulf2遺伝子を単離し、それらが細胞外でヘパラン硫酸の６位の硫酸基を特異的に加水分解することにより、硫酸化パターンを変化させることを明らかにした。これまでに、Sulf1ノックアウトマウス、Sulf2ノックアウトマウスのヘパラン硫酸で、2位、６位、Ｎ位の三カ所が硫酸化された二糖単位が増加していること、ダブルノックアウトマウスが軸索投射異常を有することなどを明らかにしている。しかしながら、Sulf1/Sulf2によるヘパラン硫酸修飾が成獣脳においてどのような役割を担っているかは不明である。そこで、本研究では、Sulf1/Sulf2の脳における役割を、主にノックアウトマウスを用いて、分子、細胞、回路、行動レベルで解析する。特にSulf1、Sulf2の発現が多い嗅覚神経回路、海馬、大脳皮質に注目して、シナプスの構造と機能の変化、それに起因する回路、行動の異常を調べ、ヘパラン硫酸の脳機能発現における役割、特に硫酸化ドメインの機能的役割を明らかにすることを目的とする。
これまでに、Sulf1が嗅覚神経回路（嗅球、前嗅核、嗅結節、梨状皮質）に強く発現すること、Sulf1ノックアウトマウスが嗅覚記憶に異常を有することを見出した。さらに、嗅覚学習で用いた刺激により活性化される脳部位をc-fosを使ってマッピングした。
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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
Sulf1ノックアウトマウスで嗅覚記憶異常が観察されることを見出していたが、これが嗅覚神経回路におけるSulf1発現と関連する可能性が高いことを明らかにすることができた。また、嗅覚学習で用いた刺激により活性化される脳部位をc-fosを使ってマッピングし、これらの多くが、Sulf1発現部位と一致するという新知見を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
野性型マウスとSulf1ノックアウトマウスにおいて、嗅覚記憶実験と同じ刺激を与えた時に脳活動に差があるかどうかを、同じく、c-fosマッピングで調べる。また、刺激によりc-fosが発現する細胞とSulf1発現細胞が一致するかどうかを二重免疫染色により調べる。一方、嗅球内へのGABA受容体アンタゴニスト投与により嗅覚学習が成立しなくなるこという知見があることから、Sulf1ノックアウトマウスにおける、嗅球内抑制性ニューロンの数、分布、形態、細胞移動なども主に形態学的手法を用いて調べる。また、Sulf1が嗅球抑制性ニューロンを産生する側脳室の脳室下層付近に発現しており、神経新生と関連している可能性もあることから、神経新生、細胞移動、分化などとの関連も調べる。また、成獣を用いた臭い弁別学習に差があるかどうかも検討する。
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[Journal Article] ErbB2 Dephosphorylation and Anti-Proliferative Effects of Neuregulin-1 in ErbB2-Overexpressing Cell Lines; Potential Contribution of Their Low-Affinity Interaction.2013
Author(s)
Wang, R., Iwakura, Y., Araki, K., Keino-Masu, K., Masu, M., Wang, X., Takei, N., Higashiyama, S. and Nawa, H.
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Journal Title
Scientific reports
Volume: 3
Pages: 1402
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Organ-Specific Sulfation Patterns of Heparan Sulfate Generated by Extracellular Sulfatases Sulf1 and Sulf2 in Mice.2012
Author(s)
Nagamine, S., Tamba, M., Ishimine, H., Araki, K., Shiomi, K., Okada, T., Ohto, T., Kunita, S., Takahashi, S., Wismans, R.G.P., van Kuppevelt, T.H., Masu, M., and Keino-Masu, K.
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Journal Title
Journal of Biological Chemistry
Volume: 287
Pages: 9579-9590
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Role of podocyte extracellular sulfatase in regulation of glomerular permeability.2012
Author(s)
Takashima, Y., Yamashita, H., Sakamoto, K., Hara, S., Kobayashi, N., Ueno, T., Keino-Masu, K., Masu, M. and Nagata, M.
Organizer
Kideney week 2012
Place of Presentation
San Diego Convention Center（米国）
Year and Date
2012-10-30 – 2012-11-04
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