神経軸索側枝誘導に関与する分子の探索と機能解析

• 研究課題/領域番号: 12053207
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 塩見 健輔 筑波大学, 大学院・人間総合科学研究科, 助手 (00311598)
• 研究分担者: 桝 正幸 筑波大学, 大学院・人間総合科学研究科, 教授 (20243032) ; 千田 大 東京大学, 医科学研究所, 助手 (90312842)
• 研究期間 (年度): 2000 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 53,500千円 (直接経費: 53,500千円); 2004年度: 10,000千円 (直接経費: 10,000千円); 2003年度: 10,300千円 (直接経費: 10,300千円); 2002年度: 11,000千円 (直接経費: 11,000千円); 2001年度: 11,400千円 (直接経費: 11,400千円); 2000年度: 10,800千円 (直接経費: 10,800千円)
• キーワード: 神経回路形成 / 軸索側枝 / Gene Chip法 / マウス / 電気穿孔法 / GeneChip / 軸索側枝形成 / 大脳皮質第5層 / 皮質脊髄路 / 神経回路 / 神経軸索 / 遺伝子スクリーニング / 側枝 / マイクロアレイ / 初代培養

研究概要

機能的な神経回路形成の最終過程として、標的細胞から分泌される因子によって神経軸索に側枝が誘導され、次いでシナプスが形作られる興味深い過程がある。しかしながら、軸索側枝を誘導する分子の実体に関しては未だ不明である。本研究は、この軸索側枝誘導分子を同定し、その機能を解析する事を目的としている。
昨年度までに、我々は皮質脊髄路の側枝形成に着目し、Gene Chip法を用いて、軸索側枝誘導活性を持つ事が知られている組織に特異的に発現している複数の遺伝子を単離し、脳内での発現パターンと発現時期について詳細な解析を行い、軸索側枝誘導分子の候補となる遺伝子を絞り込んだ。
今年度は、マウス子宮内胎仔脳に対する電気穿孔法による遺伝子導入系を確立し、in vivoにおける機能解析を行なった。遺伝子導入条件を検討した結果、胎生12.5日目のマウス胎仔にこの方法を適用する事によって、目的の遺伝子を皮質脊髄路の周囲に異所的に強制発現させる事や、橋核で過剰発現させる事が可能となった。また異なる条件で電気穿孔法を行う事によって、大脳皮質第5層の皮質脊髄路起始細胞に目的の遺伝子を強制発現させる事も可能となった。前者により、軸索側枝誘導因子の候補遺伝子の機能を、後者により候補因子に対する受容体遺伝子の機能、あるいはその受容体のドミナントネガティブフォームの効果を調べる事が可能になった。そこでマウス子宮内胎仔脳に対する電気穿孔法を用いて、いくつかの候補遺伝子およびそれらに対する受容体遺伝子の機能解析を行った。その結果、現在までに、ある遺伝子の強制発現では軸索誘導の異常が、また別の遺伝子では細胞移動の異常が認められるなど、候補遺伝子の生体内での機能の一部が解明された。

研究成果

• [雑誌論文] Identification and differential expression of multiple isoforms of mouse Coiled-coil-DIX1 (Ccd1), a positive regulator of Wnt signaling (2005)
  • 著者名/発表者名: Shiomi K, Kanemoto M, Keino-Masu K, Yoshida S, Soma K, Masu M.
  • 雑誌名: Molecular Brain research (In press)
• [雑誌論文] Conversion of biliary system to pancreatic tissue in Hes1-deficient mice. (2004)
  • 著者名/発表者名: Sumazaki R, Shiojiri N, Isoyama S, Masu M, Keino-Masu K, Osawa M, Nakauchi H, Kageyama R, Matsui A.
  • 雑誌名: Nature Genetics 36 ページ: 83-87
• [文献書誌] Shiomi, K., Uchida, H., Keino-Masu, K., Masu, M.: "Ccd1, a novel protein with a DIX domain, is a positive regulator in the Wnt signaling during zebrafish neural patterning"Current Biology. 13. 73-77 (2003)
• [文献書誌] Ohto et al.: "Identification of a novel non-lysosomal sulphatase expressed in the floor plate, choroid plexus and cartilage"Genes to Cells. 7. 173-186 (2002)
• [文献書誌] Tsukada et al.: "Activation of protein kinase A by nitric oxide in cultured dorsal root ganglion neurites of the rat, examined by a fluorescence probe, ARII"Neuroscience Letters. 318. 17-20 (2002)
• [文献書誌] Sato et al.: "Distribution of cystine/glutamate exchange transporter, system xc, in the mouse brain"Journal of Neuroscience. 22. 8028-8033 (2002)
• [文献書誌] Shiomi et al.: "Ccd1, a novel protein with a DIX domain, is a positive regulator in the Wnt signaling during zebrafish neural patterning"Current Biology. 13. 73-77 (2003)
• [文献書誌] Tsukada, S.et al.: "Activation of protein kinase A by nitric oxide in cultured dorsal root ganglion neurites of the rat, examined ……"Neuroscience Letters. 318. 17-20 (2002)
• [文献書誌] Ohto, T.et al.: "Identification of a novel non-lysosomal sulfatase expressed in the floor plate, choroid plexus, and cartilage"Genes to Coms. 7・2. 173-186 (2002)
• [文献書誌] Tominaga, M.et al.: "Potentiation of capsaicin receptor activity by metabortopic ATP receptors as a possible mechanism for ATP-evolved ……"Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 98. 6951-6956 (2001)
• [文献書誌] 桝正幸: "神経走行を沢定する軸索ガイダンス分子"Moleculer Medicine. 37. 238-246 (2000)
• [文献書誌] 桝正幸: "神経分化と神経回路構築の分子機構"実験医学. 18・19. 2636-2643 (2000)