リン酸化プロテオミクスに基づくリン酸化神経病態学の確立

• 研究領域: 脳内環境：恒常性維持機構とその破綻
• 研究課題/領域番号: 24111515
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 五十嵐 道弘 新潟大学, 医歯学系, 教授 (50193173)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 23,400千円 (直接経費: 18,000千円、間接経費: 5,400千円); 2013年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円); 2012年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
• キーワード: リン酸化 / GAP-43 / コンドロイチン硫酸 / MAP1B / 軸索再生 / プロテオミクス / プロテインキナーゼ

研究概要

成長円錐のリン酸化プロテオミクスに基づいて得られたリン酸化特異的部位に関する抗体を作って以下の解析を行った。すなわち、軸索成長・成長円錐の古典的分子マーカーであるGAP-43の2種類のリン酸化特異抗体はいずれも培養成長円錐および伸長軸索を発生・再生のそれぞれにおいて強く認識した。また同定した活性型リン酸化酵素と局在も同じであった。これらに対するリン酸化不活性化マウスの作製に成功したが、このうち1つは明らかに培養系で定量したところ、神経成長の異常が認められ、軸索の長さが短く、分岐も異常であった。同様に軸索成長に深くかかわっているMAP1Bの新規リン酸化抗体2種類を作成して同様の免疫染色を行ったところ、やはり発生時期の軸索を強く認識した。また軸索成長に関する再生可能なマウスとして、CSGalNAcT1欠損(T1ーKO)マウスの作製に成功した。このマウスは完全に表現型として脊髄損傷時に歩行を回復し、軸索が損傷部よりも尾側に伸長していた。このマウスでの伸長軸索はいずれもGAP-43リン酸化特異抗体で強く認識された。このマウスではT1の産物であるコンドロイチン硫酸(CS)の30％程度の賛成現象があり、損傷部位は縮小していたが、それ以外に神経成長を促進するヘパラン硫酸(HS)合成酵素群の強い誘導があり、HS合成は20倍以上に上昇した。またHSを分解すると軸索再生は野生型と同じレベルに低下した。この結果は、CS/HSバランスがリン酸化酵素を活性化して最適な軸索内のリン酸化環境を保持することを意味すると解釈された。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Pioneering Axons Regulate Neuronal Polarization in the Developing Cerebral Cortex. (2014)
  • 著者名/発表者名: Namba T, Kibe Y, Funahashi Y, Nakamuta S, Takano T, Ueno T, Shimada A, Kozawa S, Okamoto M, Shimoda Y, Oda K, Wada Y, Masuda T, Sakakibara A, Igarashi M, Miyata T, F-S Catherine, Takeuchi K, Kaibuchi K.
  • 雑誌名: Neuron 巻: 81(4) 号: 4 ページ: 814-829
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2013.12.015
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Wnt/Planar Cell Polarity Pathway Component Vangl2 Induces Synapse Formation through Direct Control of N-Cadherin. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nagaoka T, Ohashi R, Inutsuka A, Sakai S, Fujisawa N, Yokoyama M, Huang YH, Igarashi M, Kishi M
  • 雑誌名: Cell Rep 巻: 6 号: 5 ページ: 916-27
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2014.01.044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Point Mutation in Syntaxin-1A Causes Abnormal Vesicle Recycling, Behaviors, and Short-term Plasticity. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yumi Watanabe, Norikazu Kata yama, Kosei Takeuchi, et. al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288 号: 48 ページ: 34906-34919
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.504050
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] N-acetylgalactosaminyl-transferase-1 inhibits recovery from neural injury. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kosei Takeuchi, Nozomu Yoshioka, Susumu Higa Onaga, Yumi Watanabe, et. al.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 4 号: 1 ページ: 2740-2740
  • DOI: 10.1038/ncomms3740
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calmodulin-dependent regulation of neurotransmitter release differs in subsets of neuronal cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ando K, Kudo Y, Aoyagi K, Ishikawa R, Igarashi M, Takahashi M
  • 雑誌名: Brain Res 巻: 1535 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2013.08.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Morphological assessment of early axonal regeneration in end-to-side nerve coaptation models. (2012)
  • 著者名/発表者名: Oyamatsu H, Koga D, Igarashi M, Shibata M, Ushiki T
  • 雑誌名: J Plast Surg Hand Surg. 巻: 46 ページ: 299-307
  • 査読あり
• [雑誌論文] 成長円錐の分子構成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐 道弘
  • 雑誌名: 生化学 巻: 84 ページ: 753-66
  • 査読あり
• [学会発表] グリコサミノグリカン発現制御による神経再生・発生 (2013)
  • 著者名/発表者名: 武内恒成、吉岡望、比嘉進、川野仁、五十嵐道弘
  • 学会等名: 第118回日本解剖学会総会
  • 発表場所: 香川国際会議場（高松市）
  • 年月日: 2013-03-28
  • 招待講演
• [学会発表] 神経極性決定に関与する4回膜貫通glycoprotein M6aの機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 武内恒成、本多敦子、伊藤泰行、峯田克彦、五十嵐道弘
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 招待講演
• [学会発表] GAP-43の新規のリン酸化はJNKの下流で軸索伸長を促進する (2013)
  • 著者名/発表者名: 河嵜麻実、岡田正康、吉岡望、野住素広、武内恒成、五十嵐道弘
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
• [学会発表] 前シナプス可塑性の変化に関する、変異シンタキシン１Ａ（Ｒ１５１Ｇ）ノックインマウスと、カルシウム/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼII (CaMKII)改変マウスの類似性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邊裕美、 片山憲和、武内恒成、 高雄啓三、宮川剛、崎村建司、真鍋俊也、五十嵐道弘
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
• [学会発表] M6a-M6BP-Rap2タンパク質複合体を介した大脳皮質におけるラミニン依存性の神経極性決定制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 本多敦子、武内恒成、五十嵐道弘
  • 学会等名: 第36回日本神経科学大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
• [学会発表] 成長円錐におけるアクチン再編に伴う小胞輸送 (2013)
  • 著者名/発表者名: 野住素広、加藤薫、武内恒成、五十嵐道弘
  • 学会等名: 第36回日本神経科学大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
• [学会発表] 神経発生/再生に関与する神経成長円錐GAP-43の新規リン酸化部位とその解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 河嵜麻実、武内恒成、野住素広、和田芳野、五十嵐道弘
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡市）
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] シンタキシン１Ａ(R151G)KIマウスにおけるSNARE複合体構成の変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡邊裕美、武内恒成、崎村建司、五十嵐道弘
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡市）
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] Asymmetric Localization of Glycoprotein M6a is Involved in Laminin-dependent Determination of Neuronal Polarity. (2012)
  • 著者名/発表者名: 本多 敦子、武内 恒成、五十嵐 道弘
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡市）
  • 年月日: 2012-12-11
• [学会発表] Proteomic Analysis Revolves the Growth Cone Research (2012)
  • 著者名/発表者名: Igarashi M
  • 学会等名: 日米脳科学情報交換セミナー
  • 発表場所: New Orleans Hilton（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2012-10-10
  • 招待講演
• [学会発表] 神経成長・再生を調節する分子群の役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐 道弘
  • 学会等名: 神経科学・構造生物学融合研究会
  • 発表場所: 大阪大学蛋白質研究所（吹田市）
  • 年月日: 2012-10-04
  • 招待講演
• [学会発表] 損傷脳におけるコンドロイチン硫酸プロテオグリカンの産生メカニズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉岡 望、武内 恒成、阿相 皓晃、木村－黒田 純子、五十嵐 道弘、川野 仁
  • 学会等名: 第35回日本神経科学会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋市）
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] リン酸化プロテオミクスの威力とそれに基づく新しい世界観 (2012)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐 道弘
  • 学会等名: 包括脳夏のワークショップ
  • 発表場所: 仙台国際会議場（仙台市）
  • 年月日: 2012-07-21
  • 招待講演
• [備考] 新潟大学医学部生化学第二
  • URL: http://www.med.niigata-u.ac.jp/bc2/
• [備考] 私たちの研究
  • URL: http://www.med.niigata-u.ac.jp/bc2/study/index.html
• [産業財産権] WO2013058388A1 (2013)
  • 発明者名: Takeuchi K, Igarashi M
  • 権利者名: Takeuchi K, Igarashi M
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-04-25