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機能的な脳カラム構造形成を制御する分子機構

研究課題

研究課題/領域番号 17H03542
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 神経生理学・神経科学一般
研究機関金沢大学

研究代表者

佐藤 純  金沢大学, 新学術創成研究機構, 教授 (30345235)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2017年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワードカラム構造 / 神経細胞 / 脳 / ショウジョウバエ / 視覚中枢 / 細胞接着 / 細胞系譜 / 平面内細胞極性 / 細胞系譜依存的反発 / Dscam1 / Wnt / PCP / 神経科学 / 発生学 / 視覚系 / カドヘリン
研究成果の概要

脳の様々な領域はカラム構造と呼ばれる機能単位から成るため、カラムが形成される分子機構を理解することは神経科学において重要な研究課題である。しかし発生過程においてどのような細胞集団からどのようにカラム構造が作り出されるのか、そのメカニズムついてはほとんど分かっていなかった。シンプルなカラム構造を持つショウジョウバエ視覚中枢をモデル系として、進化的に保存されたカラム形成機構を明らかにした。具体的には、カラムを構成する神経細胞間の細胞接着力の差分、および細胞系譜に応じた神経細胞間の反発作用によるカラム形成機構を解明した。また、カラムを構成する神経細胞の方向性を決定する分子機構を解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

カラム構造はハエやヒトなど様々な動物の脳において見られる脳の機能単位であるが、その発生機構はほとんど分かっていない。カラム構造の形成異常が様々な神経疾患を引き起こしている可能性が考えられるが、このような疾病の発症機序を理解し、治療に役立てるためにはカラム構造の形成機構を解明する基礎研究が必要不可欠である。本研究では細胞接着の差分、細胞系譜依存的な反発作用、神経細胞における平面内細胞極性といった進化的に保存された分子機構によるカラム形成機構を解明しており、カラム構造の形成機構だけでなく、その形成過程の異常による疾病の病態解明に資する重要な知見が得られたと言える。

報告書

(5件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 4件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Imperial College London(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Dscam1 establishes the columnar units through lineage-dependent repulsion between sister neurons in the fly brain2020

    • 著者名/発表者名
      Liu Chuyan、Trush Olena、Han Xujun、Wang Miaoxing、Takayama Rie、Yasugi Tetsuo、Hayashi Takashi、Sato Makoto
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1 ページ: 4067-4067

    • DOI

      10.1038/s41467-020-17931-w

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] DWnt4 and DWnt10 Regulate Morphogenesis and Arrangement of Columnar Units via Fz2/PCP Signaling in the Drosophila Brain2020

    • 著者名/発表者名
      Han Xujun、Wang Miaoxing、Liu Chuyan、Trush Olena、Takayama Rie、Akiyama Takaaki、Naito Toshiki、Tomomizu Takeshi、Imamura Kousuke、Sato Makoto
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 33 号: 4 ページ: 108305-108305

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2020.108305

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A continuation method for spatially discretized models with nonlocal interactions conserving size and shape of cells and lattices2020

    • 著者名/発表者名
      Ei Shin-Ichiro、Ishii Hiroshi、Sato Makoto、Tanaka Yoshitaro、Wang Miaoxing、Yasugi Tetsuo
    • 雑誌名

      Journal of Mathematical Biology

      巻: 81 号: 4-5 ページ: 981-1028

    • DOI

      10.1007/s00285-020-01534-6

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Role for phagocytosis in the prevention of neoplastic transformation in Drosophila2020

    • 著者名/発表者名
      Zhang Min、Nagaosa Kaz、Nakai Yuji、Yasugi Tetsuo、Kushihiki Masako、Rahmatika Dini、Sato Makoto、Shiratsuchi Akiko、Nakanishi Yoshinobu
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 25 号: 10 ページ: 675-684

    • DOI

      10.1111/gtc.12804

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] N-Cadherin Orchestrates Self-Organization of Neurons within a Columnar Unit in the Drosophila Medulla2019

    • 著者名/発表者名
      Trush Olena、Liu Chuyan、Han Xujun、Nakai Yasuhiro、Takayama Rie、Murakawa Hideki、Carrillo Jose A.、Takechi Hiroki、Hakeda-Suzuki Satoko、Suzuki Takashi、Sato Makoto
    • 雑誌名

      The Journal of Neuroscience

      巻: 39 号: 30 ページ: 5861-5880

    • DOI

      10.1523/jneurosci.3107-18.2019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A population dynamics model of cell-cell adhesion incorporating population pressure and density saturation2019

    • 著者名/発表者名
      Jose A Carrillo, Hideki Murakawa, Makoto Sato, Hideru Togashi, Olena Trush
    • 雑誌名

      Journal of theoretical biology

      巻: 474 ページ: 14-24

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2019.04.023

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Temporal patterning of neurogenesis and neural wiring in the fly visual system2019

    • 著者名/発表者名
      Sato, M., Yasugi, T. and Trush O.
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 138 ページ: 49-58

    • DOI

      10.1016/j.neures.2018.09.009

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] JAK/STAT guarantees robust neural stem cell differentiation by shutting off biological noise2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Yoshitaro、Yasugi Tetsuo、Nagayama Masaharu、Sato Makoto、Ei Shin-Ichiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 12484-12484

    • DOI

      10.1038/s41598-018-30929-1

    • NAID

      120006536943

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Netrin Signaling Defines the Regional Border in the Drosophila Visual Center2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Takumi、Liu Chuyan、Kato Satoru、Nishimura Kohei、Takechi Hiroki、Yasugi Tetsuo、Takayama Rie、Hakeda-Suzuki Satoko、Suzuki Takashi、Sato Makoto
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 8 ページ: 148-160

    • DOI

      10.1016/j.isci.2018.09.021

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Fz2/PCP signaling regulates the morphogenesis and arrangement of the columnar structures in the fly brain2020

    • 著者名/発表者名
      Sato Makoto
    • 学会等名
      JSDB Online Trial Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Differential adhesion of N-cadherin in columnar unit organization in the Drosophila brain2018

    • 著者名/発表者名
      Olena Trush
    • 学会等名
      Japanese Society of Developmental Biologists
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
  • [学会発表] Roles of N-cadherin in columnar unit organization in the medulla2018

    • 著者名/発表者名
      Olena Trush
    • 学会等名
      Annual Drosophila Research Confefence
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] N-cadherin orchestrates self-organizing ensemble of neurons within a columnar unit in the fly brain2018

    • 著者名/発表者名
      Olena Trush
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Meeting Molecular Mechanisms of Neuronal Connectivity
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] いますぐ始める数理生命科学2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤 純
    • 総ページ数
      256
    • 出版者
      コロナ社
    • ISBN
      9784339067620
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 細胞系譜依存的反発によるカラム構造の形成機構とDscam1の働き

    • URL

      http://fsosato.w3.kanazawa-u.ac.jp/res_dscam.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] カラム構造の極性と配置を制御する分子機構の解明

    • URL

      http://fsosato.w3.kanazawa-u.ac.jp/res_PCP.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 細胞接着の差分によるカラム形成の制御機構

    • URL

      http://fsosato.w3.kanazawa-u.ac.jp/res_column.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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