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2013 年度 実績報告書

小脳神経回路網形成の分子基盤の解明

研究課題

研究課題/領域番号 25290021
研究機関信州大学

研究代表者

植村 健  信州大学, 学術研究院医学系, 准教授 (00372368)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード脳・神経 / 小脳 / 神経回路網形成
研究実績の概要

本年度は、小脳神経回路網形成におけるNRXNsの役割を明らかにするために、小脳顆粒細胞(平行線維)、下オリーブ核(登上線維)でNRXNsを特異的に欠損する遺伝子改変マウスの樹立を行なった。Nrxn1,2,3の細胞膜貫通領域をコードする領域をloxP配列で挟み、Cre組換え酵素依存的にこれらの領域を欠損させるマウスを作製した。作製したマウスは小脳顆粒細胞でCreリコンビナーゼが発現しているマウス系統および下オリーブ核でCreリコンビナーゼが発現しているマウス系統との交配を実施した。本年度までに小脳顆粒細胞選択的Nrxn1,2,3欠損マウスが少数得られた。これらのマウスは重篤な運動失調を示すことから、間接的ではあるがloxP間のCre依存的欠損が確認された。脳部位特異的Nrxn1,2,3欠損マウスが樹立の成功は、小脳神経回路網形成の分子基盤を明らかにする上で極めて重要な研究進展であると考える。また、本年度は併せてGluRδ2-Cbln1-NRXN 三者複合体を介したシナプス前終末分化誘導に関わる細胞質内分子複合体の同定を行なった。GluRδ2のN末端細胞外領域をFc融合タンパク質として精製し、磁気ビーズに結合させた後、培養小脳顆粒細胞に添加した。磁気ビーズ上にプレシナプスを誘導させた後、膜透過性クロスリンカーで処理し、複合体を単離した。質量分析装置を用いて網羅的に解析した結果、GluRδ2のN末端細胞外領域を結合させた磁気ビーズから細胞質内タンパク質が35種類位程度同定された。結合候補分子の発現ベクターを構築し、質量分析でスコアの高い候補分子についてGST pull-downアッセイを行なった。現在までに、NRXN1の細胞質内領域結合タンパク質として4種類の新規結合分子が同定されており、独自に開発したスクリーニング法により下流シグナル分子が効率良く単離できることが示された。

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

遺伝子改変マウスの出産数が少数な上、食殺による産仔喪失が重なり、再度交配が必要となり遺伝子欠損マウスの解析が当初予定よりやや遅れていたが、当初予定よりも大きい規模で交配を行い、解析に必要なマウスの個体数を作出できるようになっている。その他についてはおおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

遺伝子改変マウスの解析については、解析マウスを十分量確保するために、交配数を当初予定より大きい規模で行なうことで研究を効率良く推進させる。受容体複合体のシグナル伝達を担う細胞内シグナル分子群の解析については、候補分子が多く、免疫沈降法による解析が困難なため、GST pull downにより効率良く候補分子を選別する予定である。

次年度使用額が生じた理由

小脳顆粒細胞特異的Nrxn1,2,3 ノックアウトマウスが研究当初に想定していなかった小脳顆粒細胞の細胞死を引き起こすことが明らかとなり、個体レベルでの解析に加えて培養神経細胞での解析が必要になったため。

次年度使用額の使用計画

培養初代神経細胞作製に用いるマウスの飼育費および培養神経細胞作製と解析のための培地、抗体などの消耗品を購入する予定である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Striatal dopamine D1 receptor is essential for contextual fear conditioning2014

    • 著者名/発表者名
      Ikegami M, Uemura T, Kishioka A, Sakimura K, Mishina M
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 4 ページ: 3976

    • DOI

      doi: 10.1038/srep03976

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Consolidation of auditory fear memories formed by weak unconditioned stimuli requires NMDA receptor activation and de novo protein synthesis in the striatum2013

    • 著者名/発表者名
      Kishioka A, Uemura T, Fukushima F, Mishina M
    • 雑誌名

      Mol. Brain

      巻: 6 ページ: 17

    • DOI

      doi: 10.1186/1756-6606-6-1

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] シナプスオーガナイザーによるシナプス形成の制御機構2013

    • 著者名/発表者名
      植村 健
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 53 ページ: 17

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.2142/biophys.53.090

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] IL1RAPL1欠損マウスの行動学的解析2013

    • 著者名/発表者名
      安村美里, 吉田知之, 高雄啓三, 山崎真弥, 阿部学, 植村健, 宮川剛, 崎村建司, 三品昌美
    • 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(京都府京都市)
    • 年月日
      2013-06-21
  • [図書] Synapse formation in the brain. Cortical Development. Neural Diversity and Neocortical Organization2013

    • 著者名/発表者名
      Mishina M, Yoshida T, Yasumura M, Uemura T
    • 総ページ数
      282 (229-247)
    • 出版者
      Springer Japan

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公開日: 2016-06-01  

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