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An atypical microtubule generation mechanism for neurons drives dendrite and axon development and regeneration

研究課題

研究課題/領域番号 23K21316
補助金の研究課題番号 21H02496 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分44020:発生生物学関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

Moore Adrian  国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, チームリーダー (30442932)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2024年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021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Dendrite / Microtubule nucleation / microtubule / neurons / differentiation / regeneration / neuron / dendrite / axon / neurom / software / differentitaion / neuron differentiation / neuron regeneration
研究開始時の研究の概要

We expect that Pfn4 is present at the local center where microtubules are generated during dendrite arbor differentiation. It amplifies microtubule generation at these sites. We plan to investigate the localization of Pfn4 in the developing dendrite arbor. We will use in vivo imaging and develop new machine learning-based computer vision techniques to link the appearance of final arbor wiring features to the output of earlier local cytoskeletal organization events.

研究実績の概要

We are defining the cellular and molecular nature of microtubule generation mechanisms in neurons. Then, we will examine the functional significance of these mechanisms in arbor differentiation, connectivity, and plasticity. Disrupted microtubule regulation occurs in many neurological diseases, and new microtubule growth promotes neuron regeneration. Discovering specialized neuronal mechanisms for microtubule generation is one approach to providing unique drug targets for manipulating neuron differentiation and regeneration.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

We have examined Sonorin localization in the developing dendrite arbor. We examined the function of Sonorin in local control of microtubule generation using the same approaches as our previous studies. We have developed in vivo imaging with machine learning-based computer vision techniques to link the appearance of final arbor wiring features to the output of earlier local cytoskeletal organization events. We use synthetic images that mimic our imaging parameters to replace limited traditional manually annotated training datasets. This new approach dramatically advances our ability to segment our imaging data automatically. These new tools will make long-term, multi-measurement quantitative sequencing of live arbor differentiation a new standard for the field.

今後の研究の推進方策

We will use in vivo time-lapse tracking and EB1::GFP comet tracks, which bind the continuously expanding and retracting MT plus ends. Furthermore, MT nucleation plays a pivotal role in modulating post-injury neuron protection and regeneration. After neuron injury, MT nucleation activity significantly increases to promote the production of dynamic MTs throughout the neuron, this increase in dynamic MTs assists the injured neuron against injury-induced degradation and promotes neuron regeneration. Does Sonorin-mediated MT generation play a part in this process? I will investigate the function of Sonorin in a cellular context by inducing neuron damage to trigger a rapid upregulation of MT generation in the post-mitotic neurons and examine its role in injury-induced degeneration protection.

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 7件、 査読あり 7件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Multi-scale Stochastic Generation of Labelled Microscopy Images for Neuron Segmentation2024

    • 著者名/発表者名
      Meghane Decroocq, Binbin Xu, Katherine L Thompson-Peer, Adrian Moore, Henrik Skibbe
    • 雑誌名

      Proceedings of Machine Learning Research

      巻: NA ページ: 1-15

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Study of Dendrite Differentiation Using Drosophila Dendritic Arborization Neurons.2023

    • 著者名/発表者名
      Tann, Jason Y Xu, Fangke Kimura, Minami Wilkes, Oliver R Yoong, Li-Foong Skibbe, Henrik Moore, Adrian W.
    • 雑誌名

      Cold Spring Harbor Protocols

      巻: NA 号: 12 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1101/pdb.top108146

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Culture of Larval and Pupal Drosophila Dendritic Arborization Neurons2023

    • 著者名/発表者名
      Tann, Jason Y Xu, Fangke Yoong, Li-foong Moore, Adrian W
    • 雑誌名

      Cold Spring Harbor Protocols

      巻: NA 号: 12 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1101/pdb.prot108150

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mosaic Analysis with a Repressible Cell Marker (MARCM) Clone Generation in Drosophila Dendritic Arborization Neurons.2023

    • 著者名/発表者名
      Tann, Jason Y Xu, Fangke Kimura, Minami Moore, Adrian W
    • 雑誌名

      Cold Spring Harbor Protocols

      巻: NA 号: 12 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1101/pdb.prot108147

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mounting of Embryos, Larvae, and Pupae for Live Drosophila Dendritic Arborization Neuron Imaging.2023

    • 著者名/発表者名
      Xu, Fangke Tann, Jason Y Wilkes, Oliver R Kimura, Minami Yoong, Li-foong Moore, Adrian W
    • 雑誌名

      Cold Spring Harbor Protocols

      巻: NA 号: 12 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1101/pdb.prot108149

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Filleting and Immunostaining of Larvae to Visualize Drosophila Dendritic Arborization Neuron Dendrite Arbors.2023

    • 著者名/発表者名
      Xu, Fangke Tann, Jason Y Wilkes, Oliver R Moore, Adrian W
    • 雑誌名

      Cold Spring Harbor Protocols

      巻: NA 号: 12 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1101/pdb.prot108148

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Use of DeTerm for Automated Drosophila Dendrite Arbor Terminal Counts.2023

    • 著者名/発表者名
      Kimura, Minami Tann, Jason Y Wilkes, Oliver R Xu, Fangke Skibbe, Henrik Moore, Adrian W
    • 雑誌名

      Cold Spring Harbor Protocols

      巻: NA 号: 12 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1101/pdb.prot108151

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Control over dendrite arbor morphogenesis2024

    • 著者名/発表者名
      Adrian Moore
    • 学会等名
      3rd Asia Pacific Drosophila Neurobiology Conference, Tokyo, JPN
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Control over dendrite arbor morphogenesis2023

    • 著者名/発表者名
      Adrian Moore
    • 学会等名
      6th Asia Pacific Drosophila Research Conference, Cairns, AUS
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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