成長円錐の新規分子マーカー群及び関連分子の機能・動態解析

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22240040
• 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)
• 研究分担者: 高雄 啓三 生理学研究所, 行動・代謝分子解析センター, 准教授 (80420397)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 成長円錐 / シンタキシン / コンドロイチン硫酸 / ヘパラン硫酸 / 神経細胞極性 / 軸索再生

研究概要

以下の主要な成果を得た。
1）　神経成長をin vivoでコントロールするコンドロイチン硫酸(CS)の合成で律速酵素となるCSGalNAcT1(T1)のKOマウスを作製し、in vivoでの成長円錐機能解析を行った。その結果、再生軸索成長は脊髄損傷モデルできわめて顕著に生じており、機能的回復も歩行可能に到達した。この系でCSは一定量減少したが、それだけでは損傷部位が多少縮小したのみであったので、合成系を共有するヘパラン硫酸(HS)の解析を行った。その結果、HS合成酵素群は軒並み発現上昇し、産生されたHS量は20倍以上であった。HSを分解すると、成長円錐機能は野生型レベルに減少した。これらの結果は、成長円錐機能を最適化するためには環境因子であるCS-HSのバランスが最適化されることが必要であることをしょうめいするものである。
2) 成長円錐機能を発現させる神経細胞の極性決定に、ラミニン依存性にGPM6aの関与を検討していたが、GPM6aは神経細胞の突起伸長時に先端に局在化し、ここに結合分子群であるM6BP, Rap2, rac GEF, rac が一括して濃縮され、極性を効率的に決定することが分かった。この働きによって、従来型の仮説で微小突起が出現するStage IIはスキップされて素早く細胞の極性決定が生ずると考えられた。
3) 成長円錐機能に必要な分子であるsyntaxin-1aがCaMKIIと結合して神経伝達を調節するため、その不活性化マウスを作製した。この系では短期可塑性を負に調節する機構が障害され、行動の異常も認められた。分子機構として、膜融合を負に制御するcomplexinの取り込みが通常よりも低下したために、このような結果が生ずると解釈された。

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, Faivre-Sarrailh C, Takeuchi K, Kaibuchi K
  • 雑誌名: Neuron 巻: 81 ページ: 814-29
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2013.12.015
  • 査読あり
• [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 ページ: 916-27.
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2014.01.044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chondroitin sulphate N-acetylgalactosaminyl-transferase-1 inhibits recovery from neural injury. (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi K, Yoshioka N, Higa Onaga S, Watanabe Y, Miyata S, Wada Y, Kudo C, Okada M, Ohko K, Oda K, Sato T, Yokoyama M, Matsushita N, Nakamura M, Okano H, Sakimura K, Kawano H, Kitagawa H, Igarashi M
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 4 ページ: 2740
  • DOI: 10.1038/ncomms3740
  • 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: Watanabe Y, Katayama N, Takeuchi K, Togano T, Itoh R, Sato M, Yamazaki M, Abe M, Sato T, Oda K, Yokoyama M, Takao K, Fukaya M, Miyakawa T, Watanabe M, Sakimura K, Manabe T, Igarashi M
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 288 ページ: 34906-19
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.504050.
  • 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
• [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
  • 年月日: 20131203-20131206
  • 招待講演
• [学会発表] GAP-43の新規のリン酸化は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
  • 年月日: 20131203-20131206
• [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
  • 年月日: 20131203-20131206
• [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
  • 年月日: 20130620-20130622
• [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
  • 年月日: 20130620-20130622
• [備考] 新潟大学医学部生化学第二
  • URL: http://www.med.niigata-u.ac.jp/bc2/
• [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
  • 産業財産権番号: 抗GAP43抗体
  • 出願年月日: 2013-04-25