ニューロンのNaポンプにおけるアイソフォームに特有な活性制御機構の解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680847
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 井上 順雄 横浜市立大学, 医学部, 助教授 (50159985)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中山 孝 横浜市立大学, 医学部, 講師 (90150060)
• Keywords: 神経細胞 / Naポンプ / Na, K-ATPase / アイソフォーム / イオン輸送 / ES細胞 / 分化

Research Abstract

ニューロンにはα1型(普遍型)とα2型/α3型(神経細胞型)Naポンプが存在し,種々の条件下でα2型/α3型(神経細胞型)Naポンプの活性だけが顕著に上昇する.初代培養中枢神経細胞を用いた研究によって,このアイソフォームに特有な活性制御の主な要因が,細胞外K^+による阻害とその解除によることを明らかにした.すなわち,無処理,無刺激の条件下(basalな状態)では,カルモジュリンの関与によりα鎖がリン酸化され生理的濃度のK^+により活性が抑制されるのに対して,グルタミン酸などの興奮性アミノ酸刺激を受けた後は,活性抑制が解除されることで顕著な活性の上昇が起こることを示した.この活性制御機構は、細胞へのエネルギー供給が低下し細胞内ATP濃度が減少した時にも働くこと,ニューロンの成熟と共にこの活性制御機構が発達することも明らかにした.一方,胚性幹細胞(ES細胞)を,Astrocyte Conditioned Medium(ACM)中の液性因子で処理することにより,短期間かつ高効率に神経細胞に分化させることに成功した.この全く新しい方法では,まず,ES細胞のコロニーをそのままACM中で浮遊培養することによりSphere形成を行ない,その表層にネスチン抗体に陽性な神経幹細胞を分化させた.その後,浮遊SphereをACM中で接着培養して,ニューロフィラメント抗体に陽性な神経細胞へ分化させた.神経細胞への分化は電気生理とRT-PCRによる遺伝子発現の解析により確かめた.さらに,RT-PCRによりES細胞がNaポンプのα1鎖だけを発現していること,神経細胞への分化に伴って,α2鎖とα3鎖も発現することを明らかにし,この新たな実験系が神経細胞のNaポンプアイソフォームの発現と活性制御の機構の解析にも応用できる可能性を示した.

Research Products

• [Publications] Sasaki, Y.: "Fyn and cdk5 mediate Semaphorin 3A signaling, which is involved in regulation of dendrite orientation in cerebral cortex"Neuron. 35. 907-920 (2002)
• [Publications] Nakayama, T.: "Astrocyte-derived factors instruct differentiation of embryonic stem cells into neurons"Neurosci Res. 41(印刷中). (2003)
• [Publications] Nakayama, T.: "A direct differentiation pathway from murine embryonic stem cells to neurons"Abstract of Keystone Symposia on From Stem Cells to Therapy. (印刷中). (2003)
• [Publications] Nakayama, T.: "Embryonic stem cells directly differentiate into neurons"Neurosci Res. Suppl.26(印刷中). (2003)