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2013 年度 実施状況報告書

神経再生治療の実現に向けたコンドロイチン硫酸による神経突起伸長制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 24590132
研究機関神戸薬科大学

研究代表者

三上 雅久  神戸薬科大学, 薬学部, 講師 (20330425)

キーワードコンドロイチン硫酸 / グリコサミノグリカン / 神経突起伸長 / 糖鎖 / 発現制御 / 受容体 / 細胞内シグナル伝達 / 酵素
研究概要

コンドロイチン硫酸(CS)は、中枢神経系の細胞外マトリックスを構成する主要な硫酸化多糖である。CSは、障害を受けた成体脳において軸索再生を阻害する分子として振る舞う一方、神経突起伸長を促進する分子としての一面も併せもつ。このような一見矛盾した働きは、CSの硫酸化構造の違いに起因すると考えられている。最近我々は、“高硫酸化CSを識別するCSレセプター”を世界ではじめて同定し、“CSがリガンドとして特定のレセプターの活性化を導きうる”という新しいコンセプトを打立てた。そこで本研究では、神経再生医療への応用を指向したCSによる神経突起伸長制御機構の解明を目指し、昨年度に引き続き、機能的CSレセプター分子のさらなる探索とそれらにより発動するシグナル伝達経路の同定を試みた。
今回我々は、高硫酸化CSであるCS-DおよびCS-Eによって海馬神経細胞の極性形成が制御可能であること、特にCS-E誘導性の神経突起の伸長がCS-Dによって打ち消されることに着目し、それぞれの高硫酸化CSに対して結合親和性を示し、かつ異なる応答性(神経突起伸長作用)を示すCSレセプター候補分子を探索した。その結果、高硫酸化CSによる神経突起伸長制御には、これまでに我々が同定したCS-E受容体であるcontactin-1(CNTN-1)を含め、少なくとも複数のCS受容体分子が介在する固有の細胞内シグナル経路が関与していることが判明した。したがって、CS受容体分子群とそれらの下流シグナル分子群が神経再生治療戦略の有効な標的分子になる得ることが強く示唆された。

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

神経細胞の極性形成過程を実験モデルとすることで、神経系でのCS受容体候補分子を絞り込むことができた。当該分子群のノックダウンや特異的中和抗体などを駆使することにより、CSレセプター分子としての妥当性を検証中である。一方、高硫酸化CSの神経突起伸長制御に関与するシグナル伝達系の同定については、実験条件の最適化にやや時間を要した。現在、SrcキナーゼやPI3Kキナーゼを介するシグナルカスケードを中心に検証を重ねている。

今後の研究の推進方策

これまでに明らかにしたCSレセプター分子を介する高硫酸化CSによる神経突起伸長制御機構が、実際の神経回路網形成や再編機構において重要であるかをex vivoおよびin vivoの系で検証する。
特に、in vivoの系では、すでに所属研究室で作製または保有されているCSの硫酸化プロファイルを改変したマウス(C6ST-1トランスジェニックまたは、C6ST-1ノックアウト)や特定の脳領域(大脳皮質、海馬、小脳など)において、CS特異的な硫酸基転移酵素や当該CSレセプター分子の発現を撹乱したマウスを用いて解析する。後者のマウスについては、子宮内エレクトロポレーション法を駆使した領域特異的なshRNA発現プラスミドの導入により作製する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Biosynthesis and function of chondroitin sulfate.2013

    • 著者名/発表者名
      Mikami T, Kitagawa H
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta

      巻: 1830(10) ページ: 4719-4733

    • DOI

      10.1016/j.bbagen.2013.06.006.

    • 査読あり
  • [学会発表] 高硫酸化コンドロイチン硫酸鎖による神経突起の伸長制御機構の解析2014

    • 著者名/発表者名
      志田美春,友廣彩夏,三上雅久,北川裕之
    • 学会等名
      日本薬学会第134年会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] Highly sulfated chondroitin sulfates regulate neuronal polarity formation.2014

    • 著者名/発表者名
      Mikami T, Shida M, Tomohiro A, Kitagawa H
    • 学会等名
      International Symposium on Glyco-neuroscience
    • 発表場所
      Awaji
    • 年月日
      20140109-20140111
  • [学会発表] コンドロイチン硫酸鎖による神経細胞の極性形成制御機構の解析2013

    • 著者名/発表者名
      友廣彩夏,志田美春,三上雅久,北川裕之
    • 学会等名
      第36回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      20131203-20131206
  • [学会発表] コンドロイチン硫酸による神経突起伸長制御に関する糖鎖受容体の解析2013

    • 著者名/発表者名
      志田美春,三上雅久,北川裕之
    • 学会等名
      第63回日本薬学会近畿支部総会・大会
    • 発表場所
      京田辺
    • 年月日
      20131012-20131012
  • [学会発表] 高硫酸化コンドロイチン硫酸の神経突起伸長作用を仲介する細胞内シグナル伝達の解析2013

    • 著者名/発表者名
      友廣彩夏,木村祐介,三上雅久,北川裕之
    • 学会等名
      第63回日本薬学会近畿支部総会・大会
    • 発表場所
      京田辺
    • 年月日
      20131012-20131012
  • [学会発表] コンドロイチン硫酸鎖による骨格筋分化・再生過程の制御2013

    • 著者名/発表者名
      三上雅久,小山慎司,藪田ゆみ,北川裕之
    • 学会等名
      第86回日本生化学会大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20130911-20130913
  • [学会発表] コンドロイチン硫酸による神経突起伸長・極性形成制御とその作用発現機構の解析2013

    • 著者名/発表者名
      三上雅久,玉置祐樹,志田美春,友廣彩夏,北川裕之
    • 学会等名
      新学術領域「神経糖鎖生物学」2013年夏の班会議
    • 発表場所
      滋賀
    • 年月日
      20130723-20130725
  • [図書] 実験医学増刊号 『第三の生命鎖研究の最前線 糖鎖の機能と疾患』2013

    • 著者名/発表者名
      三上雅久,北川裕之
    • 総ページ数
      225ページ
    • 出版者
      羊土社
  • [備考] 神戸薬科大学生化学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.kobepharma-u.ac.jp/~biochem/

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公開日: 2015-05-28  

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