一次繊毛による新たな神経回路形成機構の解明

• 研究課題/領域番号: 17H05003
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 細胞生物学
• 研究機関: 関西学院大学 (2019-2020); 奈良先端科学技術大学院大学 (2017-2018)
• 研究代表者: 鳥山 道則 関西学院大学, 理工学部, 講師 (90457151)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 24,440千円 (直接経費: 18,800千円、間接経費: 5,640千円); 2019年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2018年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2017年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
• キーワード: 一次繊毛 / 繊毛病 / 神経成長因子 / 神経回路網形成 / 不飽和脂肪酸 / 軸索ガイダンス / オメガ3脂肪酸 / NFAT / プロスタグランジンE2

研究成果の概要

本研究では、神経細胞の一次繊毛の形成を制御する細胞外分子の同定および細胞内シグナル伝達機構の解析を中心に研究を進めた。神経成長因子およびドコサヘキサエン酸などの不飽和脂肪酸の刺激により神経細胞の一次繊毛の形成が促進されることを見出した。さらに、これら細胞外からの刺激により、細胞内カルシウム濃度上昇を経た転写因子NFATの活性化とCOX-2の発現上昇さらに、PGE2の産生が一次繊毛の形成を促進する新たな機構を見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究ではこれまで理解が進んでいなかった神経細胞の一次繊毛の形成に関わる分子機構が明らかとなった。DHAなどの不飽和脂肪酸は脳機能の記憶/学習能力の向上に関わることが先行研究から明らかとなっているが、その作用機序の全容は定かではない。今回の研究により不飽和脂肪酸が神経細胞の一次繊毛の形成を促進することで、一次繊毛を介したシグナル受容と細胞応答が促進され脳機能の向上に関与する可能性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Hedgehog Signal and Genetic Disorders. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sasai N, Toriyama M, Kondo T.
  • 雑誌名: Frontiers in Genetics 巻: 10 ページ: 1103-1103
  • DOI: 10.3389/fgene.2019.01103
  • NAID: 120006772118
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Gradient-reading and mechano-effector machinery for netrin-1-induced axon guidance. (2018)
  • 著者名/発表者名: Baba K, Yoshida W, Toriyama M, Shimada T, Manning CF, Saito M, Kohno K, Trimmer JS, Watanabe R, Inagaki N.
  • 雑誌名: eLife 巻: 7
  • DOI: 10.7554/elife.34593
  • NAID: 120006500834
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Grip and slip of L1-CAM on adhesive substrates direct growth cone haptotaxis. Proc. Natl. (2018)
  • 著者名/発表者名: Abe, K., Katsuno, H., Toriyama, M., Baba, K., Mori, T., Hakoshima, T., Kanemura, Y., Watanabe, R. and Inagaki, N.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 115 号: 11 ページ: 2764-2769
  • DOI: 10.1073/pnas.1711667115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Folate-dependent methylation of septins governs ciliogenesis during neural tube closure (2017)
  • 著者名/発表者名: Toriyama Manami、Toriyama Michinori、Wallingford John B.、Finnell Richard H.
  • 雑誌名: FASEB Journal 巻: 31 号: 8 ページ: 3622-3635
  • DOI: 10.1096/fj.201700092r
  • 査読あり
• [学会発表] 神経機能を制御するドコサヘキサエン酸 (DHA)の新規作用機序の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木慎一郎, 苅田憲人, 稲垣直之, 矢尾育子, 鳥山道則
  • 学会等名: 日本脂質栄養学会第28回大会
• [学会発表] 神経変性モデルにおける不溶性成分のプロテオーム解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉田瑠加，衛藤史博，鈴木慎一郎，鳥山道則, 矢尾育子
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] DHAはRNF39を介して樹状突起スパインの形成を促進する (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木慎一郎，苅田憲人，山本優香，稲垣直之，矢尾育子，鳥山道則
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ドコサヘキサエン酸の摂取は神経細胞の一次繊毛形成を促進する (2019)
  • 著者名/発表者名: 横田麻里子，苅田憲人，鈴木慎一郎，鳥山道則，矢尾育子
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] アミロイドベータは神経細胞の一次繊毛の形成を抑制する (2019)
  • 著者名/発表者名: 豊永優月，鳥山道則，矢尾育子
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Brain development and function by fatty acids (2018)
  • 著者名/発表者名: Michinori Toriyama
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Current Progress in Mathematics and Sciences 2018 (4th ISCPMS 2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 神経機能を制御するDHAの新規作用機序の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: Shinichiro Suzuki, Kento Karita, Naoyuki Inagaki, Michinori Toriyama
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] A Novel Function of Docosahexaenoic Acid (DHA) for Neuronal Primary Cilia Formation (2018)
  • 著者名/発表者名: Kento Karita, Shinichiro Suzuki, Naoyuki Inagaki, Michinori Toriyama
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会
• [学会発表] オメガ３脂肪酸が制御する神経細胞の一次繊毛形成機構の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鳥山道則、苅田憲人、鈴木慎一郎、稲垣直之
  • 学会等名: 第60回日本脂質生物学会
• [学会発表] ドコサヘキサエン酸（DHA）による神経細胞の一次繊毛形成促進機構の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 苅田憲人、稲垣直之、鳥山道則
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] 繊毛病原因遺伝子 Jbts17 の繊毛形成における機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: Michinori Toriyama, Chanjae Lee, John Wallingford
  • 学会等名: 第88回日本動物学会
  • 招待講演
• [学会発表] 神経成長因子による一次繊毛形成機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鳥山道則、 稲垣直之
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会