| 研究課題/領域番号 |
24700349
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 研究機関 | 公益財団法人東京都医学総合研究所 |
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研究代表者 |
島田 忠之 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳発達・神経再生分野, 研究員 (80379552)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 神経細胞 / 神経可塑性 / 神経回路網 / てんかん / 軸索分枝形成 |
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| 研究概要 |
1,培養系の確立
研究計画を遂行するために必要となる、海馬スライス培養および海馬顆粒細胞の初代分散培養の技術を確立し、安定して培養を行えるようになった。また、海馬スライス培養において、て歯状回の顆粒細胞に、顆粒細胞の初代分散培養においても神経細胞へ遺伝子導入を行い、導入された遺伝子の発現を確認することが可能になった。
2. Shootin1が神経活動依存的な軸索伸長に関与することを示す。
Shootin1がシナプス形成後の成熟神経細胞においても軸索を伸長させる機能を有しているかを解析した。培養7日から10日後の培養海馬神経細胞にShootin1を過剰発現し、さらに7日間の培養を行い、細胞の形態を観察したが、軸索の伸長や分枝の形成が亢進することはなかった。また、樹状突起の形態も観察したが、分枝の形成が亢進することはなかった。これらの結果から、Shootin1は神経細胞の極性形成期においては神経突起を伸長させる機能はあるものの、シナプス形成が生じ、成熟した神経細胞においては軸索、樹状突起の伸長、分枝の形成を促進する活性は小さいと考えられる。
3. 神経活動に伴い発現量が上昇し、軸索の伸長または分枝の形成を誘導するタンパク質を探索する。
神経活動に伴い、神経細胞内における発現量が上昇するタンパク質はいくつか知られている。これらの中、Neuritin/CPG15タンパク質を過剰発現することで、海馬顆粒細胞において分枝の形成が誘導されることを見出した。また、Neuritinが分枝形成に関与するうえで必要な細胞内シグナルカスケードを解明した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
海馬や小脳において、神経細胞は神経活動依存的に軸索を伸長させることができる(Blackenberry et al., PNAS. 107:2283-2288 (2010))。また、てんかん発作に伴い海馬歯状回顆粒細胞の軸索（苔状線維）は異常な伸長や分枝を起こすことが知られている。すなわち、発作による神経活動の亢進が軸索の異常な伸長や分枝の形成に関与していると考えられる。
申請者が過去に単離したshootin1が、神経細胞成熟後の軸索の異常な伸長や分枝の形成には関連していることは示すことができなかった。むしろ関連していないと考えられる。しかし、申請者は新たに成熟後の軸索における分枝の形成にNeuritinが関与していることを見出した。さらに、Neuritinが海馬歯状回顆粒細胞において分枝の形成を促進する際に必要とする細胞内シグナルカスケードも解明しつつある。
Shootin1の機能とてんかん発作に起因する海馬歯状回顆粒細胞における軸索の異常な分枝の形成という小目的ではなく、てんかん発作に起因する海馬歯状回顆粒細胞における軸索の異常な分枝の形成を誘導するタンパク質の単離と機能解析という大目標は達成しつつある。
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| 今後の研究の推進方策 |
てんかん発作に起因する海馬歯状回顆粒細胞における軸索の異常な分枝の形成のメカニズムについて、Neuritinを中心とした解析を行う。Neuritinと相互作用するタンパク質を単離し、そののちに相互作用するドメインを解明する。また、Neuritinと相互作用するタンパク質が、Neuritinによる分枝形成に関与する細胞内シグナルカスケードをどのように制御しているのかを明らかにする。Neuritinと結合することでシグナルカスケードを活性化するのか、不活性化するのかを解明する。
NeuritinにGFPタグを付加し、歯状回顆粒細胞における挙動を解析する。特に分枝の形成との関連について着目した解析を行う。Neuritinノックアウトマウスを使用し、海馬スライス培養、海馬歯状回顆粒細胞の分散培養において、分枝の形成が変化するかを解析する。特に培地にカイニン酸を加えるなど神経活動を亢進した場合の変化について着目した解析を行う。
Shootin1に関しても、神経活動に伴う発現量の上昇が認められるか、海馬スライス培養において過剰発現した際に軸索の異常な伸長が観察できるかを解析する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
次年度使用額は1000円以下であるため、物品費などの振込の際の手数料として充足する。
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