神経冠由来細胞分化に関係する2種類のNELLタンパク質のシグナル伝達機構の解明

• 研究課題/領域番号: 15300126
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経化学・神経薬理学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 黒田 俊一 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (60263406)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 16,800千円 (直接経費: 16,800千円); 2004年度: 6,500千円 (直接経費: 6,500千円); 2003年度: 10,300千円 (直接経費: 10,300千円)
• キーワード: 神経細胞 / 骨芽細胞 / 増殖因子 / 神経冠細胞 / EGF様配列 / 骨形成 / 神経誘導 / 結晶解析 / トロンボスポンジン

研究概要

1999年に申請者が報告した2種類のNELLタンパク質(NELL1,NELL2;アミノ酸相同性550%)は、EGF様配列6個及びvWF-C様配列5個を併せ持つ約140kDaモノマーが3量体形成した約420kDaの分泌性タンパク質である。N末端側半分はトロンボスポンジン1(TSP1)と類似しているが、同じドメイン構造を有するタンパク質は他になく、新しいタンパク質ファミリーに属する。NELLタンパク質及びmRNAは、胚から成体に至るまで主に神経冠由来細胞に発現することが分かっている。また、申請者ら、NELL1 mRNAが頭蓋骨癒合症患者の患部において著量発現する、NELL1タンパク質を骨芽細胞に作用させると骨形成を誘導する、NELL1トランスジェニックマウス新生仔は頭蓋骨癒合症を呈す、NELL2タンパク質及びmRNAはラット海馬において著量発現する、NELL2タンパク質は初代神経培養細胞の生存維持活性を有する、NELL2ノックアウトマウスは正常に発生するが、記憶の長期増強(LTP)が亢進する、そしてNELL1及びNELL2タンパク質は、TGFβファミリー受容体及びリガンド、EGFファミリー受容体、bFGF受容体Wnt受容体、NGF受容体に対して直接相互作用しないなどを明らかにしている。本研究では、今まで精製NELLタンパク質を得る事が極めて困難であったが、昆虫細胞、無血清培養及び改良型分泌シグナルを組み合わせることで、NELLタンパク質を安定かつ大量に得る事に成功し、(1)新規なタンパク質ファミリーであるNELL1及び2タンパク質の結晶化を行い、X線立体構造解析を行った。(2)NELL1及び2の標的細胞が明らかだったので、内在性NELL結合タンパク質(含、受容体)を生化学的方法により単離同定した。(3)NELL1及び2の標的細胞、及び既に樹立しているNELL1トランスジェニックマウス、NELL2ノックアウトマウスを用いて、プロテインキナーゼ群、転写因子群、発現遺伝子群の挙動を解析し、NELLタンパク質が含まれる細胞内シグナル伝達機構の全体像を明らかにすることができた。

研究成果

• [雑誌論文] Spatial Learning of Mice Lacking a Neuron-Specific EGF Family Protein, NELL2. (2005)
  • 著者名/発表者名: Matsuyama, S.
  • 雑誌名: J.Pharmacol.Sci. (印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Spatial Learning of Mice Lacking a Neuron-Specific EGF Family Protein, NELL2. (2005)
  • 著者名/発表者名: Matsuyama, S., Doe, N., Kunihara, N., Tanizawa, K., Kuroda, S., Iso, H., Horie, M.
  • 雑誌名: J.Pharmacol.Sci. (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Enhanced Long-term Potentiation In Vivo in the Dentate Gyrus of Mice Lacking a Neuron-specific EGF Family Protein, NELL2. (2004)
  • 著者名/発表者名: Matsuyama, S.
  • 雑誌名: Neuroreport 15 ページ: 417-420
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Enhanced Long-term Potentiation In Vivo in the Dentate Gyrus of Mice Lacking a Neuron-specific EGF Family Protein, NELL2. (2004)
  • 著者名/発表者名: Matsuyama, S., Aiharam K., Nishino, N., Takeda, S., Tanizawa, K., Kuroda, S., Horie, M.
  • 雑誌名: Neuroreport 15 ページ: 417-420
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Express ion of Fasciculation and Elongation Protein Zeta-1 (FEZ1) in the Developing Rat (2004)
  • 著者名/発表者名: Honda, A.
  • 雑誌名: Brain.Brain Res.Mol.Brain Res. 122 ページ: 89-92
• [雑誌論文] Identification of a Tiss ue-non-specific Homologue of Axonal Fasciculation and Elongation Protein Zeta-1 (FEZ1). (2004)
  • 著者名/発表者名: Fujita, T.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 313 ページ: 738-744
• [雑誌論文] Chemical Rescue of a Site-specific Mutant of Bacteri al Copper Amine Oxidase for Generation of the Topa Quinone Cofactor. (2004)
  • 著者名/発表者名: Matsunami, H.
  • 雑誌名: Biochemistry 43 ページ: 2178-2187
• [雑誌論文] Over-expression System for Secretory Phospholipase D by Streptomyces lividans. (2004)
  • 著者名/発表者名: Ogino, C.
  • 雑誌名: Appl.Microbiol.Biotechnol. 64 ページ: 823-828
• [雑誌論文] Novel Tissue and Cell Type-specific Gene Delivery System Using Surface Engineered Hepatitis B Virus Nanoprotein Particles. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yamada, T.
  • 雑誌名: Current Drug Targets : Infectious Disorders 4 ページ: 163-167
• [雑誌論文] Overexpression of Nell-1, a Craniosynostosis Associated Gene, Induces Apoptosis in Osteoblasts during Craniofacial Development. (2003)
  • 著者名/発表者名: Zhang, X.
  • 雑誌名: J.Bone Mineral Res. 18 ページ: 2126-2134
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A Neuron-specific EGF Family Protein, NELL2, Promotes Survival of Neurons through Mitogen-activated Protein Kinases. (2003)
  • 著者名/発表者名: Aihara, K.
  • 雑誌名: Brain Res.Mol.Brain Res. 116 ページ: 86-93
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Overexpression of Nell-1, a Craniosynostosis Associated Gene, Induces Apoptosis in Osteoblasts during Craniofacial Development. (2003)
  • 著者名/発表者名: Zhang, X., Carpenter, D., Bokui, N., Soo, C., Miao, S., Truong, T., Wu, B., Chen, I., Vastardis, H., Tanizawa, K., Kuroda, S., Ting, K.
  • 雑誌名: J.Bone Mineral Res. 18 ページ: 2126-2134
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A Neuron-specific EGF Family Protein, NELL2, Promotes Survival of Neurons through Mitogen-activated Protein Kinases. (2003)
  • 著者名/発表者名: Aihara, K., Kuroda, S., Kanayama, N., Matsuyama, S., Tanizawa, K., Horie, K.
  • 雑誌名: Brain Res.Mol.Brain Res. 116 ページ: 86-93
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kishishita, S.: "Role of Copper Ion in Bacterial Copper Amine Oxidase : Spectroscopic and Crystallographic Studies of Metal-substituted Enzymes"J.Am.Chem.Soc.. 125. 1041-1055 (2003)
• [文献書誌] Maeno-Hikichi Y.: "A PKCε-ENH-channel Complex Modulates N-type Ca^<2+> channels"Nature Neuroscience. 6. 468-475 (2003)
• [文献書誌] Yamada, T: "Nanoparticles for the Delivery of Genes and Drugs to Human Hepatocytes"Nature Biotechnology. 21. 885-890 (2003)
• [文献書誌] Miyoshi, K.: "Disrupted-in-Schizophrenia 1, a Candidate Gene for Schizophrenia, Participates in Axonal Outgrowth"Mol.Psychiatry. 8. 685-694 (2003)
• [文献書誌] Zhang, X.: "Overexpression of Nell-1, a Craniosynostosis Associated Gene, Induces Apoptosis in Osteoblasts during Craniofacial Development"J.Bone Mineral Res.. 18. 2126-2134 (2003)
• [文献書誌] Aihara, K.: "A Neuron-specific EGF Family Protein, NELL2, Promotes Survival of Neurons through Mitogen-activated Protein Kinases"Brain Res.Mol.Brain Res.. 116. 86-93 (2003)
• [文献書誌] 黒田俊一(分担執筆): "ナノバイオテクノロジーの最新技術"CMC出版. 23 (2003)