| 研究課題/領域番号 |
21K06390
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分46010:神経科学一般関連
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
本多 敦子 新潟大学, 医学部, 助教 (40467072)
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| 研究分担者 |
野住 素広 新潟大学, 医歯学系, 講師 (00420323)
伊藤 泰行 新潟大学, 医歯学系, 助教 (70710573)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 神経軸索成長 / 神経極性決定 / 神経成長円錐 / 脂質ラフト / 極長鎖脂肪酸 / ガングリオシド / イメージング / リピドミクス / 神経成長 / 神経極性 / 神経軸索 / セラミド / lipid order / 極長鎖脂肪酸伸長酵素 / 脂質マイクロドメイン / 脂肪酸伸長サイクル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
発生過程の神経細胞において、「成長円錐」とよばれる細胞体から離れた軸索先端の構造体には、極長鎖脂肪酸産生に関わる脂肪酸伸長酵素が豊富に存在し、軸索成長などの劇的な膜変化に応じての脂質供給に関与していると考えられているが、成長円錐における極長鎖脂肪酸産生の実体は不明である。
成長円錐小胞体での脂肪酸酵素GPSN2による極長鎖脂肪酸産出は、どのような代謝を経て軸索成長に作用するのか？申請者は、その作用が自身の見出した成長円錐の脂質マイクロドメイン（ラフト）の形成に大きく寄与するのではと仮説を立て本研究において検証する。
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| 研究実績の概要 |
神経成長円錐の脂質ラフト形成や軸索成長における極長鎖脂肪酸産生の生理的役割を解明するため、成長円錐に豊富な極長鎖脂肪酸産生酵素 GPSN2に着目してGPSN2ノックアウト(KO)マウスを作製し、GPSN2 KOマウスがE9.5の胎生致死であることを確認した。
E9.5GPSN2 KOマウスのホールマウント免疫染色、E14.5 GPSN2ヘテロ欠損（Ht）マウス海馬神経細胞、またはGPSN2ノックダウン海馬神経細胞のイメージング解析により、GPSN2発現抑制による神経成長円錐の形態異常と極性形成阻害による軸索成長異常を確認した。E9.5 GPSN2 KOマウスの脂質代謝変化をノンターゲットリピドミクスにより解析したところ、セラミド合成経路での産生、特に極長鎖脂肪酸を含む産物の顕著な産生阻害を確認した。GPSN2 HtマウスE16.5胎仔脳の成長円錐と細胞体の各画分のリピドミクス解析では、GPSN2 Htマウスの成長円錐画分において極長鎖脂肪酸を含むガングリオシドの著しい減少が認められた。同画分のイムノブロッティング解析においても、GPSN2 Htマウス胎仔脳での脂質ラフトタンパク質の割合の有意な低下を同定した。
成長円錐における脂質ラフト形成を調べるため、成長円錐膜の相状態やコレステロールやスフィンゴ脂質の分布を蛍光プローブにより可視化解析したところ、GPSN2 Htマウス神経細胞の成長円錐の形質膜における秩序相の顕著な減少と、コレステロールやスフィンゴ脂質の局在低下を確認した。また、GPSN2 Htマウス神経細胞にC24セラミドを培地添加すると、成長円錐の脂質ラフト形成や極性決定、軸索成長が有意に回復することを示した。
本研究により、神経極性決定や軸索成長を制御する脂質ラフトを成長円錐に形成する上で、極長鎖脂肪酸産生が必須の役割を持つことを明らかにし、論文及び学会にて報告した。
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