スクラップ&ビルドによるカラム構造の形成機構

2018 年度 実績報告書

• 研究領域: スクラップ＆ビルドによる脳機能の動的制御
• 研究課題/領域番号: 17H05739
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 佐藤 純 金沢大学, 新学術創成研究機構, 教授 (30345235)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 神経科学 / 発生生物学 / カラム構造 / 視覚系 / ショウジョウバエ

研究実績の概要

脳の様々な領域はカラム構造と呼ばれる機能単位から成るが、その形成機構はほとんど分かっていない。ほ乳類においてカラムは数万の神経細胞から成り、その全貌を明らかにすることは困難であるが、ショウジョウバエ脳視覚中枢において見られるカラム構造は100程度の神経細胞から成る上、ハエの分子遺伝学的手法を用いて迅速に解析を進めることができる。本研究ではハエ視覚中枢を用いてカラム形成の分子機構を解明した。以下の1~2については成果を国際的な学術誌に掲載し、3~5については投稿した論文がリバイズ中となっている。
1. R7, R8, Mi1の３種類の神経細胞がカラム形成において中心的な役割を果たすことを明らかにした。2. 細胞接着分子Nカドヘリンによる細胞接着力の違いによってR7, R8, Mi1のカラム内での位置関係が制御されることを明らかにした。3. カラム形成過程において同じ神経幹細胞に由来する神経細胞どうしが反発し、異なるカラムに投射する「細胞系譜依存的反発」現象を見いだした。4. ダウン症の原因遺伝子とされるDscam1が神経幹細胞において一過的に発現し、同じ細胞系譜間の反発を誘導することで、細胞系譜依存的反発およびカラムの形態形成を制御することを明らかにした。5. ハエ視覚中枢の腹側および背側特異的に発現するWnt4およびWnt10が濃度勾配を形成し、その制御下において、受容体として働くFz1/Fz2およびPCPシグナル因子が働く事で、３次元構造であるカラムの極性が形成することを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Imperial College London(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Imperial College London
• [雑誌論文] N-cadherin orchestrates self-organization of neurons within a columnar unit in the Drosophila medulla. (2019)
  • 著者名/発表者名: Trush, O., Liu, C., Han, X., Nakai, Y., Takayama, R., Murakawa, H., Carrillo, J. A., Takechi, H., Hakeda-Suzuki, S., Suzuki T. and Sato, M.
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 39 ページ: 5861-5880
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3107-18.2019
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A population dynamics model of cell-cell adhesion incorporating population pressure and density saturation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Carrillo, J. A., Murakawa, H., Sato, M., Togashi, H. and Trush, O.
  • 雑誌名: Journal of Theoretical Biology 巻: 474 ページ: 14-24
  • DOI: 10.1016/j.jtbi.2019.04.023
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Temporal patterning of neurogenesis and neural wiring in the fly visual system. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato, M., Yasugi, T. and Trush O.
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 138 ページ: 49-58
  • DOI: 10.1016/j.neures.2018.09.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Netrin signaling defines the regional border in the Drosophila visual center. (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, T., Liu, C., Kato, S., Nishimura, K., Takechi, H., Yasugi, T., Takayama, R. Hakeda-Suzuki, S., Suzuki, T. and *Sato, M.
  • 雑誌名: iScience 巻: 8 ページ: 148-160
  • DOI: 10.1016/j.isci.2018.09.021
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] JAK/STAT guarantees robust neural stem cell differentiation by shutting off biological noise (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, Y., Yasugi, T., Nagayama, M., *Sato, M. and *Ei, S. I.
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 8 ページ: 12484
  • DOI: 10.1038/s41598-018-30929-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Mathematical modeling and genetic analysis of the wave of differentiation in the fly brain. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato, M.
  • 学会等名: 日本生化学会
  • 招待講演
• [学会発表] Mathematical modeling and genetic analysis of the wave of differentiation in the fly brain. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato, M.
  • 学会等名: Society for Mathematical Biology
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] Notch Signaling in Embryology and Cancer (2020)
  • 著者名/発表者名: Reichrath, J. and Reichrath, S.
  • 総ページ数: 195
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 978-3-030-34436-8
• [備考] 細胞接着の差分によるカラム形成の制御機構
  • URL: http://fsosato.w3.kanazawa-u.ac.jp/res_column.html