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2012 Fiscal Year Annual Research Report

シアリダーゼによる神経機能の制御

Publicly Offered Research

Project AreaDeciphering sugar chain-based signals regulating integrative neuronal functions
Project/Area Number 24110514
Research InstitutionTohoku Pharmaceutical University

Principal Investigator

宮城 妙子  東北薬科大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (50006110)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Keywords糖鎖 / 神経科学 / 遺伝子 / 発生分化
Outline of Annual Research Achievements

4種のシアリダーゼのうち、主に、ガングリオシドを基質とするNEU3およびNEU4について、神経機能との関連性を詳細に調べた。マウス脳の発達に伴い、NEU3発現は、胎生期には高いレベルを維持していたが、生後には低下し、逆に、NEU4は、胎生期に低い発現を示すが、生後3-14日後には急激に上昇した。さらにNEU3は、NGFやレチノイン酸等によってNeuro2aやPC-12細胞での神経突起形成を誘導するが、NEU4は抑制傾向を示すことが確認された。両酵素の神経細胞分化に対する相反する制御機構をシグナル伝達あるいは内因性基質の観点から検討を続けている。
一方、NCAMポリシアル酸を分解できる酵素は哺乳動物では全く同定されていなかったが、4種のシアリダーゼのうち、NEU4がその対象シアリダーゼであることが強く示唆された。即ち、in vitro assay系では基質としてのポリシアル酸を効率良く水解し、NEU4を高発現させた神経芽腫細胞においてもNCAMのポリシアル酸を分解した。さらに、マウス視床下部プライマリーニューロンを用いて、NEU4を高発現させると、NCAMポリシアル酸の分解に伴い、神経軸索の伸長が抑制され、逆に、siRNAによるノックダウンによって促進した。共焦点顕微鏡観察によりNEU4がgrowth cornと共在していることがわかった。
以上の結果について、既に作成済のNeu3KOあるいはNeu4KOを用いて、さらに、それらのdouble KOマウスを作成して、個体レベルでの解析の準備をしている。
また、脳腫瘍の約3割を占めるグリオーマにおいて、最も悪性度の高い予後不良のグリオブラストーマの特徴は浸潤性進展である。NEU3がこの浸潤能に深く関与していることがわかった。この分子機構の解析を進めている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

細胞レベルの観察についてはおおむね順調に進んでいるが、個体レベルの検討がやや遅れている。既に作成済のNeu3KOについては凡そ準備完了し、近く詳細な観察に着手できるが、Neu4KOやNeu3/Neu4double KOについては、カナダの研究者との共同で進めて居るので、やや時間がかかっている。しかし、数ヶ月以内に着手可能であると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

シアリダーゼの神経機能における役割の解明を目的に、神経培養細胞やプライマリーのマウス視床下部ニューロンやミクログリアを用いた細胞レベルの解析を行ない、 さらに、NEU3やNEU4の遺伝子改変マウスについて、個体レベルでの解析を行なう。具体的には、(1) NEU3とNEU4の神経分化制御における反応産物を同定する。(2)NEU3とNEU4の相反する神経分化制御機構について、シグナル経路を詳細に解析・比較する。 (3) 軸索伸長におけるNEU3とNEU4の役割について、伸長因子である細胞外基質ラミニンやフィブロネクチン等 との関連性を調査する。(4) 軸索再生におけるNEU3とNEU4の役割を軸索再生阻害分子等との関連において解析する。とくに、軸索再生を阻害するミエリン関連糖蛋白であるMAGとの機能的関連性を調査する。 (5) Neu3KO、Neu4KOマウスにおいて、さらに、Neu3/Neu4 doubleKOについて、神経機能に関わる行動実験を詳細に行ない、脳組織等での病理的解析や関連分子の解析も行なう。(6) 脳腫瘍の最も悪性度の高い予後不良のグリオブラストーマにおいて、NEU3がこの浸潤能に深く関与していることが明らかになったので、この分子機構の解析を進める。

  • Research Products

    (21 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (12 results) (of which Invited: 2 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Molecular cloning and biochemical characterization of two novel Neu3 sialidases, neu3a and neu3b, from medaka (Oryzias latipes)2013

    • Author(s)
      Kazuhiro Shiozaki et al
    • Journal Title

      Biochimie

      Volume: 95 Pages: 280-289

    • DOI

      10.1016/j.biochi.2012.09.026

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sialidase NEU4 hydrolyzes polysialic acids of neural cell adhesion molecules and negatively regulates neurite formation by hippocampal neurons.2012

    • Author(s)
      Kohta Takahashi, et al
    • Journal Title

      J Biol Chem.

      Volume: 287 Pages: 14816-14826.

    • DOI

      10.1074/jbc.M111.324186.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Human cytosolic sialidase NEU2―low general tissue expression but involvement in PC-3 prostate cancer cell survival.2012

    • Author(s)
      Koichi Koseki, et al
    • Journal Title

      Biochem. Biophys. Res. Commun.

      Volume: 428 Pages: 142-149

    • DOI

      10.1038/cdd.2011.83.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Reduced susceptibility to colitis-associated colon carcinogenesis in mice lacking plasma membrane-associated sialidase.2012

    • Author(s)
      Kazunori Yamaguchi, et al
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 7 Pages: e41132.

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0041132.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mammalian sialidases: physiological and pathological roles in cellular functions.2012

    • Author(s)
      Taeko Miyagi
    • Journal Title

      Glycobiology

      Volume: 22 Pages: 880-896.

    • DOI

      10.1093/glycob/cws057

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sialidase significance for cancer progression,2012

    • Author(s)
      Taeko Miyagi et al
    • Journal Title

      Glycoconjugate J.

      Volume: 29 Pages: 567-577

    • DOI

      10.1007/s10719-012-9394-1

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Altered expression of sialidases in human cancer.2012

    • Author(s)
      Taeko Miyagi et al
    • Journal Title

      Adv Exp Med Biol.

      Volume: 749 Pages: 257-267

    • DOI

      10.1007/978-1-4614-3381-1_17

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] シアリダーゼNEU3は大腸がん細胞のWnt/beta-catenin シグナリングを制御する2012

    • Author(s)
      高橋耕太ら
    • Organizer
      第85回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2012-12-16
  • [Presentation] 形質膜シアリダーゼNEU3によるEGFRシグナリング活性化とそのがん化能への影響2012

    • Author(s)
      山本晃司ら
    • Organizer
      第85回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2012-12-16
  • [Presentation] シアリダーゼ異常による癌進展機構2012

    • Author(s)
      宮城妙子
    • Organizer
      戦略的研究基盤形成支援事業シンポジウム
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2012-11-03
    • Invited
  • [Presentation] ヒトシアリダーゼNEU2の発現と機能2012

    • Author(s)
      小関弘恵知ら
    • Organizer
      第6回東北糖鎖研究会
    • Place of Presentation
      弘前
    • Year and Date
      2012-10-13
  • [Presentation] 形質膜シアリダーゼのがん化能への影響2012

    • Author(s)
      山本晃司ら
    • Organizer
      第6回東北糖鎖研究会、
    • Place of Presentation
      弘前
    • Year and Date
      2012-10-13
  • [Presentation] シアリダーゼNEU3はWnt/beta-cateninシグナリングの調節を介してがん幹細胞性の維持に関与する.2012

    • Author(s)
      髙橋 耕太ら
    • Organizer
      第71回日本癌学会学術総会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2012-09-20
  • [Presentation] 担がん患者血清におけるシアリダーゼ活性の同定と診断への応用.2012

    • Author(s)
      宮城妙子ら
    • Organizer
      第71回日本癌学会学術総会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2012-09-19
  • [Presentation] シアリダーゼ異常による大腸がんの進展機構と治療への応用2012

    • Author(s)
      宮城妙子ら
    • Organizer
      第31回日本糖質学会年会
    • Place of Presentation
      鹿児島
    • Year and Date
      2012-09-17
  • [Presentation] ヒト担がん血清におけるシアリダーゼ活性の同定2012

    • Author(s)
      秦敬子ら
    • Organizer
      第31回日本糖質学会年会
    • Place of Presentation
      鹿児島
    • Year and Date
      2012-09-17
  • [Presentation] Sialidase in cancer progression2012

    • Author(s)
      Taeko Miyagi
    • Organizer
      Sialo-Glyco 2012
    • Place of Presentation
      Taipei, Taiwan
    • Year and Date
      2012-09-10
    • Invited
  • [Presentation] シアリダーゼによる癌進展機構とその治療への応用2012

    • Author(s)
      宮城妙子
    • Organizer
      第21回、日本がん転移学会学術総会
    • Place of Presentation
      広島
    • Year and Date
      2012-07-13
  • [Presentation] ヒト担がん血清に於けるシアリダーゼ活性の検出とその性質2012

    • Author(s)
      秦敬子ら
    • Organizer
      第78回日本生化学会東北支部会
    • Place of Presentation
      山形
    • Year and Date
      2012-05-26
  • [Book] Topics in Current Chemistry : Sialoglyco -Biology and -Chemistry2013

    • Author(s)
      Monti, E., Miyagi T
    • Total Pages
      19
    • Publisher
      Structure and function of mammalian sialidases
  • [Remarks] がん糖鎖制御研究室

    • URL

      http://www.tohoku-pharm.ac.jp/laboratory/ganseigyo/index.html

URL: 

Published: 2018-02-02  

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