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祖先型ニューレキシンの構造・機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 19J20655
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分44020:発生生物学関連
研究機関沖縄科学技術大学院大学

研究代表者

Guzman Christine  沖縄科学技術大学院大学, 科学技術研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2021年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2019年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードNematostella / neurexins / synaptic protein / Cnidaria / basal Metazoa / synapse / Neurexin / evolution / basal animals / protein interaction
研究開始時の研究の概要

This study attempts to reconstruct the structure and determine the core function of ancestral Neurexins using basal animals. Phylum-wide survey of Nrxn genes will be performed to obtain detailed insights into the evolutionary processes of synaptic structural protein complexes. Mass Spectrometry (XL-MS) will be conducted to identify binding partners of endogenous Nrxn proteins in non-neural Trichoplax and neuron/synapse-bearing basal metazoans (Nematostella, Bolinopsis). Synaptic and/or non-synaptic functions of ancestral Nrxns will be examined using various functional assays.

研究実績の概要

This project elucidated the role of Neurexins (Nrxns) in the early evolution of the nervous system. Nrxns are core presynaptic cell adhesion molecules with critical functions in the chemical synapse, but their origin and evolutionary history remain underexplored. I employed a multidisciplinary approach to give the first characterization of Nrxn-mediated neuronal signaling outside Bilateria. I showed that in Nematostella vectensis, a member of Cnidaria which is the closest outgroup to Bilateria, knocking down the neuronally expressed Nrxns resulted in abnormal behaviors involving muscle contraction. I demonstrated that the neural Nrxns in N. vectensis are required for the transmission of classical chemical transmitters (e.g., glutamate, glycine) but not for neuropeptide signaling.
Additionally, a non-neural function of N. vectensis Nrxns was that may explain how and why this family of proteins was employed in the synaptic machinery of the early nervous system. Functional analysis of the broadly expressed Nrxns in N. vectensis revealed their major role in heterologous cell-cell adhesion; in particular, in the maintenance of the junction between ectodermal and endodermal epithelial cells.
I have completed all the experiments by the end of FY2021. In FY2022 (April to October), I performed additional experiments for the manuscript that is being prepared for submission.

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2022 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Mass spectrometry of short peptides reveals common features of metazoan peptidergic neurons2022

    • 著者名/発表者名
      Hayakawa Eisuke、Guzman Christine、Horiguchi Osamu、Kawano Chihiro、Shiraishi Akira、Mohri Kurato、Lin Mei-Fang、Nakamura Ryotaro、Nakamura Ryo、Kawai Erina、Komoto Shinya、Jokura Kei、Shiba Kogiku、Shigenobu Shuji、Satake Honoo、Inaba Kazuo、Watanabe Hiroshi
    • 雑誌名

      Nature Ecology and Evolution

      巻: 6 号: 10 ページ: 1438-1448

    • DOI

      10.1038/s41559-022-01835-7

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Mass spectrometry of short peptides reveals common features of metazoan peptidergic neurons2022

    • 著者名/発表者名
      Christine Guzman
    • 学会等名
      The 45th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan (MBSJ2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] From Diffusion to Network: A Neurexin View of the Origin of Neural Synapse2019

    • 著者名/発表者名
      Christine Guzman
    • 学会等名
      OIST Marine Science Day (OIST Graduate University)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Functional and Structural Analyses of Neurexin-Mediated Synaptic Complexes in Early-Branching Animals2019

    • 著者名/発表者名
      Christine Guzman
    • 学会等名
      The Identity and Evolution of Cell Types (EMBL Heidelberg)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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