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軸索伸長の駆動力を生む先導端のアクチン依存性エンドサイトーシス

研究課題

研究課題/領域番号 18K06459
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分46010:神経科学一般関連
研究機関新潟大学

研究代表者

野住 素広  新潟大学, 医歯学系, 講師 (00420323)

研究分担者 伊藤 泰行  新潟大学, 医歯学系, 助教 (70710573)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード成長円錐 / アクチン / 超解像顕微鏡 / 3D-SIM / フィロポディア / エンドサイトーシス / 軸索ガイダンス受容体 / 先導端 / SIM / 超解像イメージング
研究成果の概要

神経回路形成や軸索再生を担う成長円錐の先端では、アクチン細胞骨格の伸長によって形質膜が押され、軸索伸長の駆動力が生じる。本研究では、超解像顕微鏡による成長円錐の3次元蛍光像の取得により、成長円錐表面から垂直方向に伸びる非接着性のフィロポディアを発見した。そのフィロポディアには軸索ガイダンス受容体のニューロピリン-1が脂質ラフト依存的に集合し、1分前後で伸長と退縮を繰り返す様子が見られた。この非接着性のフィロポディアは細胞外空間に向けて積極的に受容体を配置し、水溶性リガンドを効率的に捕捉することが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

走化性に特化した成長円錐は非神経細胞に比べると非常に小さく、これまで正確な3次元画像の取得が難しかった。本研究ではxy平面だけでなく、z軸方向でも共焦点レーザー顕微鏡の約2倍の分解能をもつ構造化照明法による超解像顕微鏡(3D-SIM)を使い、成長円錐表面の微小突起が走化性に重要な役割を果たしている可能性を初めて示した。非神経細胞では同様の構造がいくつか報告されており、細胞構造の精密な3次元可視化によって新たなメカニズムの解明につながることが期待できる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ボルドー大学/CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Phosphorylation of GAP-43 T172 is a molecular marker of growing axons in a wide range of mammals including primates2021

    • 著者名/発表者名
      Okada Masayasu、Kawagoe Yosuke、Sato Yuta、Nozumi Motohiro、Ishikawa Yuya、Tamada Atsushi、Yamazaki Hiroyuki、Sekino Yuko、Kanemura Yonehiro、Shinmyo Yohei、Kawasaki Hiroshi、Kaneko Naoko、Sawamoto Kazunobu、Fujii Yukihiko、Igarashi Michihiro
    • 雑誌名

      Molecular Brain

      巻: 14 号: 1 ページ: 66-66

    • DOI

      10.1186/s13041-021-00755-0

    • 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] Neuronal Signaling Involved in Neuronal Polarization and Growth: Lipid Rafts and Phosphorylation2020

    • 著者名/発表者名
      Igarashi Michihiro、Honda Atsuko、Kawasaki Asami、Nozumi Motohiro
    • 雑誌名

      Frontiers in Molecular Neuroscience

      巻: 13 ページ: 1-11

    • DOI

      10.3389/fnmol.2020.00150

    • 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] Isoform-dependent subcellular localization of LMTK1A and LMTK1B and their roles in axon outgrowth and spine formation2020

    • 著者名/発表者名
      Wei Ran、Sugiyama Arika、Sato Yuta、Nozumi Motohiro、Nishino Hironori、Takahashi Miyuki、Saito Taro、Ando Kanae、Fukuda Mitsunori、Tomomura Mineko、Igarashi Michihiro、Hisanaga Shin-ichi
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: - 号: 1 ページ: 23-32

    • DOI

      10.1093/jb/mvaa019

    • NAID

      40022279141

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microtubule elongation along actin filaments induced by microtubule-associated protein 4 contributes to the formation of cellular protrusions2020

    • 著者名/発表者名
      Doki Chihiro、Nishida Kohei、Saito Shoma、Shiga Miyuki、Ogara Hikari、Kuramoto Ayumu、Kuragano Masahiro、Nozumi Motohiro、Igarashi Michihiro、Nakagawa Hiroyuki、Kotani Susumu、Tokuraku Kiyotaka
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: - 号: 3 ページ: 295-303

    • DOI

      10.1093/jb/mvaa046

    • NAID

      40022375440

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] New observations in neuroscience using superresolution microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Igarashi Michihiro、Nozumi Motohiro、Wu Ling-Gang、Cella Zanacchi Francesca、Katona Istvan、Barna Laszlo、Xu Pingyong、Zhang Mingshu、Xue Fudong、Boyden Edward
    • 雑誌名

      The Journal of Neuroscience

      巻: 38 号: 44 ページ: 9459-9467

    • DOI

      10.1523/jneurosci.1678-18.2018

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Actin reorganization and plasma membrane trafficking in three-dimensional space of nerve growth cones2021

    • 著者名/発表者名
      Motohiro Nozumi, Michihiro Igarashi
    • 学会等名
      第126回 日本解剖学会総会・全国学術集会、第98回 日本生理学会大会 合同大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Super-resolution imaging unveils the novel structures in growth cones2020

    • 著者名/発表者名
      Motohiro Nozumi, Michihiro Igarashi
    • 学会等名
      第63回日本神経化学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 神経発生における極長鎖脂肪酸合成酵素GPSN2の生理機能2020

    • 著者名/発表者名
      本多 敦子、野住 素広、内野 春希、有田 誠、五十嵐 道弘
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 先導端におけるアクチン束の空間分布が局所的エンドサイトーシス、受容体局在を決定付ける2019

    • 著者名/発表者名
      野住素広
    • 学会等名
      2019年生体運動研究合同班会議
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 3D analysis of the intracellular structures in growth cones using superresolution microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Motohiro Nozumi, Michihiro Igarashi
    • 学会等名
      第41回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] New relationships between F-actin organization and membrane trafficking in the growth cone revealed by SIM2018

    • 著者名/発表者名
      Motohiro Nozumi
    • 学会等名
      Neuroscience 2018, Society for Neuroscience
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structured illumination microscopy (SIM) reveals a 3D intracellular structure in the neuronal growth cones2018

    • 著者名/発表者名
      Motohiro Nozumi, Michihiro Igarashi
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会 年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 超解像顕微鏡SIMで撮影した写真がJournal of Neuroscienceの表紙に掲載

    • URL

      https://www.med.niigata-u.ac.jp/bc2/news/index.html#anq_h45

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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