セマフォリンとその受容体による神経回路形成の制御の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13309008
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 藤沢 肇 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60079689)
• 研究分担者: 高木 新 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (90171420) ; 須藤 文和 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助手 (40345848)
• キーワード: 神経回路 / 発生 / 神経軸索ガイダンス / セマフォリン / ニューロピリン / プレキシン / マウス / 線虫

研究概要

個体発生の過程で多様でかつ恒常的な神経回路を産み出す分子機構を明らかにすることを目的として、神経軸索ガイド分子セマフォリン(Semaphorin)とその受容体であるニューロピリン(Neuropilin)とプレキシン(Plexin)の遺伝子機能を欠損した動物を系統的に作製し、その表現型の解析を行い、以下の成果を得た。
1、Plexin-A2ノックアウトマウスを作製し、その表現型の解析を行い、この変異マウスでは小脳顆粒細胞の位置異常があることが判明した。一方、Plexin-A2のリガンドと予測されるSema6Aの遺伝子ノックアウトマウスの解析を行い、Plexin-A2ノックアウトマウスと同じ小脳顆粒細胞の位置異常があることが判明した。更に、Plexi-A2/Sema6Aダブルノックアウトマウスでこの異常が部分的に加算されることを明らかにした。このことは、Plexin-A2とSema6Aが機能的に連関していることを示唆している。
2、Plexin A subfamilyのリガンドの検索を行い、Plexin-A1がSema6CならびにSema6Dの受容体であることを明らかにした。
3、Plexin-A1ノックアウトマウスは致死であることが判明し、遺伝子改変マウスでの解析が不可能であった。そこで、Plexin-A1の機能阻害抗体を作製し、Plexin-A1を介したSema6C,Sema6Dシグナルが軸索伸張を抑制することを見出した。
これら3点の結果は、プレキシンを介したセマフォリンシグナルが神経回路の形成の制御に関与することを示している。
4、線虫でPlexinの下流で機能する可能性がある遺伝子の検索を行い、複数の候補遺伝子の分離とその機能の解析を行った。

研究成果

• [文献書誌] Tomoyuki Masuda: "Differential non-target-derived repulsive signals play a critical role in shaping initial axonal growth of dorsal root ganglion neurons"Dev Biol. 254. 289-302 (2003)
• [文献書誌] Fumikazu Suto: "Identification and characterization of a novel mouse plexin, plexin-A4"Mech Dev. 120. 385-396 (2003)
• [文献書誌] Yoshihiro Yamada: "Neuropilin-1 on hematopoietic cells as a source of vascular development"Blood. 101. 1801-1809 (2003)
• [文献書誌] Tomoyuki Masuda: "Developmental regulation of notochord-derived repulsion for dorsal root ganglion axons"Mol Cell Neurosci. (in print).
• [文献書誌] Toshihiko Toyofuku: "Dual roles of Sema6D in cardiac morphogenesis through region-specific association of its receptor, Plexin-A1, with off-track and vascular endothelial growth factor receptor type 2"Gen & Dev. (in print).
• [文献書誌] Hajime Fujisawa: "Discovery of semaphorin receptors, neuropilin and plexin, and their functions in neural development"J Neurobiol. (in print).