神経回路形成・再編成におけるCNRファミリーの生体内機能の解析

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14104025
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 八木 健 大阪大学, 大学院・生命機能研究科, 教授 (10241241)
• 研究分担者: 濱田 俊 大阪大学, 大学院・生命機能研究科, 助教授 (60282349)
• キーワード: Fyn / CNR / トカドヘリン / 神経回路 / 脳 / ゲノム / シナプス / 心

研究概要

脳神経系は多様化した細胞種が高度に組織化されたシステムである。本研究では、この多様化した神経細胞種を生み出す分子メカニズムを明らかにする目的で、脳神経系で発現する多様化受容体型分子群であるCNR/プロトカドヘリンに注目して研究を進めている。
本年度は、タンパク質レベルでの膜移行制御の解析をまとめることができた。CNR/プロトカドヘリンαタンパク質は、培養細胞株において強制発現させても細胞膜に発現せず、膜タンパク質機能解析が困難であった。細胞膜での発現が困難であったCNR/プロトカドヘリンαをプロトカドヘリンγとの組み合わせで発現させると、細胞膜への発現の誘導がおこることを発見した。また、αγタンパク質複合体が、マウス脳タンパク抽出液中でも確認された。この結果、αγタンパク質複合体が神経細胞膜における機能分子単位であることが示唆された。また、マウス大脳皮質発生過程でのCNR/プロトカドヘリンαタンパク質の発現を詳細に解析したところ、サブプレートニューロン、神経繊維での発現が明らかとなった。また、神経繊維での発現は、胎生後期から生後初期では高いものの、急激に減少してゆくことが明らかとなった。この減少の時期が神経軸索のミエリン化の時期と類似していたことより、ミエリン形成不全となるシバラー変異マウスを用いて解析した。その結果興味深いことに、CNR/プロトカドヘリンαの減少がミエリン形成不全により抑制されることが明らかとなった。またマウス小脳プルキンエ細胞を用いて、単一神経細胞レベルでのCNR/プロトカドヘリンαアイソフォームの発現解析を行った結果、染色体レベルでの新たな遺伝子発現制御が明らかとなった。この制御は、X染色体不活性化、ゲノムインプリンティングにおける染色体レベルでの遺伝子発現制御メカニズムとも異なり、脳神経系における新たな神経細胞の多様化機構であると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Monoallelic yet combinatorial expression of variable exons of the CNR/Protocadherin-α gene cluster in single neurons (2005)
  • 著者名/発表者名: Esumi S, Kakazu N, Taguchi Y, Hirayama T, Sasaki A, Hirabayashi T, Koide T, Kitsukawa T, Hamada S, Yagi T
  • 雑誌名: Nature Genet. 37(2) ページ: 171-176
• [雑誌論文] Monoallelic yet combinatorial expression of variable exons of the CNR/Protocadherin-α gene cluster in single neurons (2005)
  • 著者名/発表者名: Miki R, Hattori K, Taguchi Y, Tada M, Isosaka T, Hidaka Y, Hirabayashi T, Hashimoto R, Fukuzako H, Yagi T
  • 雑誌名: GENE (印刷中)
• [雑誌論文] A Novel Function of Neuronal PAS Domain Protein 1 (NPAS 1) in Erythropoietin Expression in Neuronal Cells (2005)
  • 著者名/発表者名: Ohsawa S, Hamada S, Kakinuma Y, Yagi T, Miura M
  • 雑誌名: J.Neurosci.Res. 79 ページ: 451-458
• [雑誌論文] Myelination triggers local loss of axonal CNR/Protocadherin α family protein expression (2004)
  • 著者名/発表者名: Morishita H, Kawaguchi M, Murata Y, Seiwa C, Hamada S, Asou H, Yagi t
  • 雑誌名: Eur.J, Neurosci. 20 ページ: 2843-2847
• [雑誌論文] CNR/Pcdh α family in subplate neurons, and developing cortical connectivity (2004)
  • 著者名/発表者名: Morishita H, Murata Y, Esumi S, Hamada S, Yagi T
  • 雑誌名: Neuroreport 15(17) ページ: 2595-2599
• [雑誌論文] Auditory-conditioned-fear-dependent c-Fos expression is altered in the emotion-related brain structures of Fyn-deficient mice (2004)
  • 著者名/発表者名: Kubota O, Hattor K, Hashimoto K, Yagi T, Sato T, Iyo M, Yuasa S
  • 雑誌名: Mol.Brain Res. 130 ページ: 149-160
• [雑誌論文] Interaction with Protocadherin-α regulates the cell-surface expression of Protocadherin-α (2004)
  • 著者名/発表者名: Murata Y, Hamada S, Morishita H, Mutoh T, Yagi T
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279(47) ページ: 49508-49516
• [雑誌論文] NMDA receptor GluRepsion/NR2 subunits are essentil for postsynaptic localization and protein stability of GluRzeta 1/NR1 subunit (2004)
  • 著者名/発表者名: Abe M, Fukuya M, Yagi T, Mishina M, Watanabe M, Sakimrua K
  • 雑誌名: J.Neuroscei. 24(33) ページ: 9292-9304
• [雑誌論文] Genomic organization and transcripts of the zebrafish Protocadherin genes (2004)
  • 著者名/発表者名: Tada T, Senzaki K, Tai Y, Morishita H, Tanaka Y, Murata Y, Ishii Y, Asakawa S. Shimizu N, Sugino H, Yagi T
  • 雑誌名: Gene 340 ページ: 197-211
• [雑誌論文] Exposure to hexanal odor induces extraordinary Fos expression in the medial preoptic area and amygdala of Fyn tyrosine kinase-deficient mice (2004)
  • 著者名/発表者名: Hamaguchi-Hamada K, Hamada S, Yagi T
  • 雑誌名: Mol.Brain Res. 130(1-2) ページ: 187-190
• [雑誌論文] Construction of BAC library for the amphibian, Xenopus tropicalis (2004)
  • 著者名/発表者名: Ishi Y, Asakawa S, Taguchi Y, Ishibashi S, Yagi t, Shimizu N.
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 79 ページ: 49-51
• [雑誌論文] Defective neocortical development in Fyn-tyrosine-kinase-deficient mice (2004)
  • 著者名/発表者名: Yuasa S, Hattori K, Yagi T
  • 雑誌名: Neuroreport 15(5) ページ: 819-822