コンドロイチン硫酸糖鎖による中枢神経回路の構築と制御

• 研究課題/領域番号: 14082210
• 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: 愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所
• 研究代表者: 大平 敦彦 愛知県心身障害者コロニー, 発達障害研究所・周生期学部, 部長 (20101074)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 56,000千円 (直接経費: 56,000千円); 2006年度: 11,200千円 (直接経費: 11,200千円); 2005年度: 11,200千円 (直接経費: 11,200千円); 2004年度: 11,200千円 (直接経費: 11,200千円); 2003年度: 11,200千円 (直接経費: 11,200千円); 2002年度: 11,200千円 (直接経費: 11,200千円)
• キーワード: コンドロイチン硫酸 / プロテオグリカン / ニューログリカンC / 神経幹細胞 / 脳 / 細胞増殖 / 神経細胞死 / 神経突起仲長 / 中枢神経 / NGC(ニューログリカンC) / 遺伝子改変マウス / FGF-2 / ニューログリカンC(NGC) / ADAM / 神経系前駆細胞 / NGC / 神経前駆細胞 / ニューロカン / ホスファカン / 中枢神経回路 / 新生児 / 虚血 / 低酸素

研究概要

中枢神経系に存在するコンドロイチン硫酸プロテオグリカン(CSPG)の機能を、(1)中枢神経特異的CSPGであるニューログリカンC、(2)脳の主要な細胞環境分子としてのコンドロイチン硫酸(CS)糖鎖とに分けて解析した。
I.ニューログリカンC (NGC)の機能解明:
NGCは私達が発見した膜貫通型CSPGである。Site-directed mutagenesisにより、CS糖鎖は、マウスの配列で123番目のセリン残基から伸長していることがわかった。NGCの細胞外領域には、このCS結合領域(CS-ドメイン)以外に、酸性アミノ酸のクラスター(AA-ドメイン)と上皮増殖因子(EGF)様配列を含むドメイン(EGF-ドメイン)がある。CS-およびAA-ドメインは、成長因子ミッドカインと親和性を示した。また、AA-およびEGF-ドメインは神経突起伸長促進活性を示した。さらに、EGF-ドメインはEGF受容体ErbB3と結合し、細胞増殖活性を示した。NGCの遺伝子改変マウスを作製したところ、行動異常が認められた。以上の結果から、NGCは脳における重要な機能分子であることがわかった。
II.コンドロイチン硫酸糖鎖の機能解明:
神経幹細胞は成長因子FGF-2存在下で増殖するが、発達期の脳から単離・精製したCS糖鎖がその増殖を促進した。この増殖促進活性には、イズロン酸を含むCS構造、あるいはガラクトサミン残基の4位と6位に硫酸基を持つ高硫酸化構造(E構造)が関与していることがわかった。また、E構造を持つCS糖鎖には、脳損傷時に起きる興奮性神経細胞死を抑制する活性が認められた。これらの結果は、CS糖鎖が脳の生理活性分子であることを示している。

研究成果

• [雑誌論文] Research Signpost, Karala, India (2007)
  • 著者名/発表者名: Michiru Ida
  • 雑誌名: Functions of proteoglycans in the milieu of neural stem cells. in : Neural Proteoglvcans ページ: 11-11
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Functions of proteoglycans in the milieu of neural stem cells. (2007)
  • 著者名/発表者名: Michiru Ida, Atsuhiko Oohira
  • 雑誌名: Neural Proteoglycans 11
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] NKCC1 activity modulates formation of functional inhibitory synapses in cultured neocortical neurons. (2007)
  • 著者名/発表者名: Keiko Nakanishi et al.
  • 雑誌名: Synapse 61 ページ: 138-149
• [雑誌論文] Neuroprotective effect of nipradilol, an NO donor, on hypoxic-ischemic brain injury of neonatal rats. (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiroko kakizawa et al.
  • 雑誌名: Early Human Development (in press)
• [雑誌論文] Identification and functions of chondroitin sulfate in the milieu ofneural stem cells (2006)
  • 著者名/発表者名: Michiru Ida
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281 ページ: 5982-5991
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ldentification of neurite outgrowth-promoting domains of neuroglycan c, a brain・specific chondroitin sulfate proteoglycan, and involvement of PI3K and PKC signaling pathways in the neuritogenesis. (2006)
  • 著者名/発表者名: Keiko Nakanishi
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281 ページ: 24970-24978
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Neuroglycan C is a novel midkine receptor involved in process-elongation of oligodendroglial precursor-like cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Keiko Ichihara-Tanaka
  • 雑誌名: J. Biol. Cheni. 281 ページ: 30857-30864
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Academic Press, San Diego (2006)
  • 著者名/発表者名: Fumiko Matsui
  • 雑誌名: Isolation, purification, and analysis of chondroitin sulfate proteoglycans. in : Chondroitin Sulfate : Structure. Role and Phermacological Activity ページ: 17-17
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Identification and functions of chondroitin sulfate in the milieu of neural stem cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Michiru Ida, et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281 ページ: 5982-5991
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Identification of neurite outgrowth-promoting domains of neuroglycan C, a brain-specific chondroitin sulfate proteoglycan, and involvement of PI3K and PKC signaling pathways in the neuritogenesis. (2006)
  • 著者名/発表者名: Keiko Nakanishi, et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281 ページ: 24970-24978
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Neuroglycan C is a novel midkine receptor involved in process-elongation of oligodendroglial precursor-like cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Keiko Ichihara-Tanaka, et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281 ページ: 30857-30864
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Isolation, purification, and analysis of chondroitin sulfate proteoglycans. (2006)
  • 著者名/発表者名: Fumiko Matsui, Atsuhiko Oohira
  • 雑誌名: Adv. Pharmacol. 53 ページ: 17-17
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Identification of neurite outgrowth-promoting domains of neuroglycan C, a brain-specific chondroitin sulfate proteoglycan, and involvement of- (2006)
  • 著者名/発表者名: Keiko Nakanishi et al.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 281 ページ: 24970-24978
• [雑誌論文] Neuroglycan C is a novel midkine receptor involved in process-elongation of oligodendroglial precursor-like cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Keiko Ichihara-Tanaka et al.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 281 ページ: 30857-30864
• [雑誌論文] Expression and identification of a new splice variant of neuroglycan C (NGC), a transmembrane chondroitin sulfate-- (2006)
  • 著者名/発表者名: Sachiko Aono et al.
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience Research 83 ページ: 110-118
• [雑誌論文] Identification and functions of chondroitin sulfate in the miliu of neural stem cells (2006)
  • 著者名/発表者名: Michiru Ida et al.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 281 ページ: 5982-5991
• [雑誌論文] Construction of perineuronal net-like structure by cortical neurons in culture. (2005)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miyata
  • 雑誌名: Neuroscience 136 ページ: 95-104
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Construction of perineuronal net-like structure by cortical neurons in culture. (2005)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miyata, et al.
  • 雑誌名: Neuroscience 136 ページ: 95-104
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Localization of receptor protein tyrosine phosphataseζ/β in the cerebral and hippocampal neurons of adult rats (2005)
  • 著者名/発表者名: Noriko Hayashi et al.
  • 雑誌名: Brain Research 1050 ページ: 163-169
• [雑誌論文] Changes in the amounts of chondroitin sulfate proteoglycans in rat brain following neonatal hypoxia-ischemia (2005)
  • 著者名/発表者名: Fumiko Matsui et al.
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience Research 81 ページ: 837-845
• [雑誌論文] Construction of perineuronal net-like structure by cortical neurons in culture (2005)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miyata et al.
  • 雑誌名: Neuroscience 136 ページ: 95-104
• [雑誌論文] Aberrent trajectory of thalamocortical axons associated with abnormal localization of neurocan immunoreactivity in --- (2005)
  • 著者名/発表者名: Hong-Peng Li et al.
  • 雑誌名: Europian Journal of Neuroscience 22 ページ: 2689-2696
• [雑誌論文] Neuronal expression of the chondroitin sulfate proteoglycans receptor-type protein-tyrosine phosphatase β and phosphacan. (2005)
  • 著者名/発表者名: Noriko Hayashi
  • 雑誌名: Neuroscience 131 ページ: 331-348
• [雑誌論文] Glycosylation site for chondroitin sulfate on the neural part-time proteoglycan, neuroglycan C. (2004)
  • 著者名/発表者名: Sachiko Aono
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 279 ページ: 46536-46541
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 共立出版 (2004)
  • 著者名/発表者名: 大平敦彦
  • 雑誌名: 中枢神経系の発達および再生治療とコンドロイチン硫酸プロテオグリカン蛋白質核酸酵素(増刊) ページ: 5-5
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Glycosylation site for chondroitin sulfate on the neural part-time proteoglycan, neuroglycan C. (2004)
  • 著者名/発表者名: Sachiko Aono, et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 279 ページ: 46536-46541
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Chondroitin sulfate proteoglycans in the development and regeneration of the central nervous system. (2004)
  • 著者名/発表者名: Atsuhiko Oohira
  • 雑誌名: Tanpakusitu/Kakusan/Kouso (Protein/Nucleic Acid/Enzyme) 49 ページ: 5-5
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Heparan sulfate proteoglycans interact with neurocan and promote neurite outgrowth from cerebellar granule cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Akita
  • 雑誌名: Biochemical Journal 383(Pt.1) ページ: 129-138
• [雑誌論文] Developmental changes in the biochemical and immunological characters of the carbohydrate moiety of neuroglycan C, a brain-specific chondroitin sulfate proteoglycan. (2004)
  • 著者名/発表者名: Takuya Shuo
  • 雑誌名: Glycoconjugate Journal 20 ページ: 267-278
• [雑誌論文] Activity-dependent regulation of a chondroitin sulfate proteoglycan 6B4 phosphacan/RPTPβ in the hypothalamic supraoptic nucleus. (2004)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miyata
  • 雑誌名: Brain Research 1017 ページ: 163-171
• [雑誌論文] Neuroglycan C, a novel member of the neuregulin family. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yumi Kinugasa
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 321 ページ: 1045-1049
• [雑誌論文] Glycosylation site for chondroitin sulfate on the neural part-time proteoglycan, neuroglycan C. (2004)
  • 著者名/発表者名: Sachiko Aono
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 279 ページ: 46536-46541
• [雑誌論文] Phosphorylation of neuroglycan C, a brain-specific transmembrane chondroitin sulfate proteoglycan, and its localization to the liopid rafts. (2002)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Yamauchi
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 277 ページ: 20583-20590
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Phosphorylation of neuroglycan C, a brain-specific transmembrane chondroitin sulfate proteoglycan, and its localization to the liopid rafts. (2002)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Yamauchi, et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 277 ページ: 20583-20590
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] Isolation, purification, and analysis of proteoglycans. In Chapter 1 of "Advances in Pharmacology, Vol. 53 : Chondroitin Sulfate. Structure, Role and Pharmacological Activity" (N. Volpi, ed.), pp. 3-20. (2006)
  • 著者名/発表者名: Fumiko Matsui, Atsuhiko Oohira
  • 総ページ数: 568
  • 出版者: Elsevier, Inc., San Diego
• [図書] Chondoritin sulfate proteoglycans in the brain. In Chapter 15 of "Advances in Pharmacology, Vol. 53 : Chondroitin Sulfate. Structure, Role and Pharmacological Activity" (N. Volpi, ed.), pp. 323-336. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sachiko Aono, Atsuhiko Oohira
  • 総ページ数: 568
  • 出版者: Elsevier, Inc., San Diego
• [図書] 未来を拓く糖鎖科学(永井克孝監修):分担執筆「神経系の発生および損傷修復と脳特異コンドロイチン硫酸プロテオグリカン」 (2005)
  • 著者名/発表者名: 大平敦彦
  • 総ページ数: 467
  • 出版者: 金芳堂、京都
• [図書] 「蛋白質核酸酵素」増刊号「神経糖鎖生物学」分担編集および分担執筆 (2004)
  • 著者名/発表者名: 大平 敦彦
  • 総ページ数: 222
  • 出版者: 共立出版株式会社
• [産業財産権] 神経細胞の細胞死抑制剤等 (2006)
  • 発明者名: 大平敦彦, 佐藤義朗, 中西圭子, 前田浩
  • 権利者名: 愛知県, 生化学工業
  • 産業財産権番号: 2006-139813
  • 出願年月日: 2006-05-19
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] 脳損傷抑制剤 (2006)
  • 発明者名: 大平敦彦, 佐藤義朗, 中西圭子, 前田浩
  • 権利者名: 愛知県, 生化学工業
  • 産業財産権番号: 2006-139843
  • 出願年月日: 2006-05-19
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] 特許権 (2006)
  • 発明者名: 大平敦彦 他
  • 権利者名: 愛知県と生化学工業
  • 産業財産権番号: 2006-139813
  • 出願年月日: 2006-05-19
• [産業財産権] 特許権 (2006)
  • 発明者名: 大平敦彦 他
  • 権利者名: 愛知県と生化学工業
  • 産業財産権番号: 2006-139843
  • 出願年月日: 2006-05-19
• [産業財産権] ニューログジカンC遺伝子の発現が抑制された非ヒト動物 (2004)
  • 発明者名: 大平敦彦, 青野幸子
  • 権利者名: 生化学工業
  • 産業財産権番号: 2004-228692
  • 出願年月日: 2004-08-04
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] 神経突起伸長促進ポリペプチド (2004)
  • 発明者名: 大平敦彦, 青野幸子, 中西圭子
  • 権利者名: 生化学工業
  • 産業財産権番号: 2004-228693
  • 出願年月日: 2004-08-04
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] 特許権 (2004)
  • 発明者名: 大平 敦彦他
  • 権利者名: 生化学工業(株)
  • 産業財産権番号: 2004-228692
  • 出願年月日: 2004-08-04
• [文献書誌] Kazunori Sango 他: "Phosphacan and neurocan are repulsive substrata for adhesion and neurite extension of adult rat dorsal root ganglion---"Experimental Neurology. 182(1). 1-11 (2003)
• [文献書誌] Takahisa Koga 他: "Expression of glycosaminoglycans during development of the rat retina."Current Eye Research. 27(2). 75-83 (2003)
• [文献書誌] Motoi Okamoto 他: "Kainic acid-induced convulsions cause prolonged changes in the chondroitin sulfate proteoglycans neurocan and---"Experimental Neurology. 184(1). 179-195 (2003)
• [文献書誌] Keiko Nakanishi 他: "Altered synaptic activities in cultures of neocortical neurons from prenatally X-irradiated rats."Neuroscience Letters. 355(1-2). 61-64 (2004)
• [文献書誌] Takuya Shuo 他: "Developmental changes in the biochemical and immunological characters of the carbohydrate moiety of neuroglycan C---"Glycoconjugate Journal. (in press). (2004)
• [文献書誌] Seiji Miyata 他: "Activity-dependent downregulation of a chondroitin sulfate proteoglycan 6B4 phosphacan/RPTPβ in the hypothalamic---"Neuroscience. (in press). (2004)
• [文献書誌] Masaru Inatani et al.: "Spatiotemporal expression patterns of N-syndecan, a transmembrane heparan sulfate preteoglycan, in developing retina"Investigative Ophthalmology & Visual Science. 41(5). 1616-1621 (2002)
• [文献書誌] Seiji Miyata et al.: "Chondroitin sulfate proteoglycan phosphacan/RPTP in the hypothalamic magnocellular nuclei"Brain Research. 949(1-2). 112-121 (2002)
• [文献書誌] Fumiko Matsui et al.: "Transient expression of juvenile-type neurocan by reactive astrocytes in adult rat brains injured by kainate-induced seizures as well as surgical incision"Neuroscience. 112(4). 773-781 (2002)
• [文献書誌] Yoko Toba et al.: "Expression and immunohistochemical localization of heparan sulphate proteoglycan N-syndecan in the migratory pathway from the rat olfactory placode"European Journal of Neuroscience. 15(9). 1461-1473 (2002)
• [文献書誌] Sinobu Tamauchi et al.: "Phosphorylation of neuroglycan C, a brain-specific transmembrane chondroitin sulfate proteoglycan, and its localization in the lipid rafts"Journal of Biological Chemistry. 277(23). 20583-20590 (2002)
• [文献書誌] Kazunori Sango et al.: "Phosphacan and neurocan are repulsive substrates for adhesion and neurite extension of adult rat dorsal root ganglion neurons in vitro"Experimental Neurology. (in press). (2003)