非筋肉型ミオシンへの新たな結合分子群による脳機能制御の新展開

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25293043
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 佐藤 真 大阪大学, 連合小児発達学研究科, 教授 (10222019)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 謝 敏カク 福井大学, 医学部, 助教 (40444210) ; 黒田 一樹 福井大学, 医学部, 助教 (60557966) ; 岡 雄一郎 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (30614432) ; 猪口 徳一 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (60509305) ; 尾身 実 藤田保健衛生大学, 医学部, 助教 (00400416)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 神経科学 / 脳・神経 / 解剖学 / 細胞・組織

Outline of Annual Research Achievements

一般に細胞の形態制御は、非筋肉型ミオシンとアクチンが担う。なかでも、ミオシンIIBは、ほとんど全ての細胞に発現し、細胞の形態制御や幾つかの機能発現に中心的役割を担う。我々はミオシンIIB(以下、ミオシンIIと表記)に結合する分子LUZP1を新たに同定した。予備実験にてLUZP1は海馬に発現しており、ミオシンIIの機能発現に必須であるATPase領域近傍に結合することより、ミオシンIIの活性・機能を制御する分子として働く可能性を見い出した。興味深いことに、最近のヒト脳での自閉症で変化する分子の網羅的探索研究によると、この分子は大脳の領野間で大きく発現量が異なり、さらには自閉症脳において、その発現量が変化するとともに、領野間の発現差がなくなる特徴的な分子であった。それ故、自閉症の病態理解に重要と想定され、その機能解析が待たれている。本研究は、このLUZP1の機能を細胞レベルで解明するとともに、同分子の脳における役割・意義を、特に海馬での意義を解き明かすことを目的とする。本年度は、以下の成果を得た。
成果（１）昨年度に引き続きLUZP1の脳内分布を検討し、大脳皮質の領野ごとの発現強度の差、発現細胞の特徴などを、昨年完成させた、LUZP1のプロモーターの下で発色遺伝子が動くマウスを用い、明らかとした。
成果（２）昨年度に引き続き、マウスより海馬神経細胞を取り出し、～３週間程度培養し、培養神経細胞同士でシナプスを形成させ、シナプス形成やスパインに対するLUZP1の働きを検討した。LUZP1がNMDA受容体のサブタイプのスパイン部位への局在に関わることを観察した。
この現象の解明につながりうる幾つかの結合分子を同定した。そして、それら結合分子がどのようにLUZP1の局在に関わるかについて検討を進めた。
成果（３）LUZP1ノックアウトマウスの解析をさらに進めた。現在、行動実験を行っている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

昨年度作製したLUZP1ノックアウトマウスを用いて、もしくは別途作製したLUZP1プロモーター下に発色遺伝子がコントロールされるマウスを用いて、ノックアウトによる行動様式の変化や、LUZP1の詳細な発現様式について詳細な検討を行うことができた。このことより、判断した。

Strategy for Future Research Activity

今後、作製した遺伝子変異マウスを用い、引き続きLUZP1の機能解析に加え、発現動態の変化、さらには行動様式の特性の解明を行い、LUZP1の分子としての機能を探るとともに、自閉症病態への影響を明らかとするべく実験を行う。また、LUZP1の機能の幾つかは、ミオシンを介してもたらされていると想定される。当初計画したように、ミオシン（のATPaseドメイン）に結合する分子の探索なども含めた、生化学的な解析も進める。

Causes of Carryover

計画全体としては順調に進ちょくした。当初は、進ちょく状況に応じ、LUZP1の大脳皮質での領野特異的発現の意義を解析する予定とし、その経費も使用予定に組み込んでいた。しかしながら、研究代表者が年度途中で所属機関を異動したため、実験を実施できない期間が生じた。特に実験室の整備に時間がかかり、また動物や遺伝子にかかわる実験の承認待ちの期間があり、格段に実験が進展した際に、さらなる実験として予定していた実験は完結することはできなかった。それ故、次年度使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

研究室の整備も終わり、実験実施の障害がなくなったため、実験を速やかに遂行し、その経費として使用する。

Research Products

• [Journal Article] DBZ regulates cortical cell positioning and neurite development by sustaining the anterograde transport of Lis1 and DISC1 through control of Ndel1 dual-phosphorylation (2015)
  • Author(s): Okamoto, M., Iguchi, T., Hattori, T. Matsuzaki, S., Koyama, Y., Taniguchi, M., Komada, M., Xie, M.-J., Yagi, H., Shimizu, S., Konishi, Y., Omi, M., Yoshimi, T., Tachibana, T., Fujieda, S., Katayama, T., Ito, A., Hirotsune, S., Tohyama, M., Sato, M.
  • Journal Title: J. Neurosci. Volume: 35（7） Pages: 2942-2958
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.5029-13.2015
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Anxiety- and depression-like behavior in mice lacking the CD157/BST1 gene, a risk factor for Parkinson’s disease (2014)
  • Author(s): Lopatina O, Yoshihara T, Nishimura T, Zhong J, Akther S, Fakhrul AA, Liang M, Higashida C, Sumi K, Furuhara K, Inahata Y, Huang JJ, Koizumi K, Yokoyama S, Tsuji T, Petugina Y, Sumarokov A, Salmina AB, Hashida K, Kitao Y, Hori O, Asano M, Kitamura Y, Kozaka T, Shiba K, Zhong F, Xie MJ, Sato M, Ishihara K, Higashida H.
  • Journal Title: Front. Behav. Neurosci. Volume: 8 Pages: －
  • DOI: 10.3389/fnbeh.2014.00133
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Filamin A-interacting protein (FILIP) is a region-specific modulator of myosin 2b and controls spine morphology and NMDA receptor accumulation (2014)
  • Author(s): Yagi, H., Nagano, T., Xie, M.-J., Ikeda, H., Kuroda, K., Komada, M., Iguchi, T., Tariqur, R.M., Morikubo, S., Noguchi, K., Murase, K., Okabe, M., Sato, M.
  • Journal Title: Sci. Rep Volume: 4 Pages: －
  • DOI: doi:10.1038/srep06353
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Autistic empathy toward autistic others (2014)
  • Author(s): Komeda, H., Kosaka, H., Saito, D. N., Mano, Y., Jung, M., Fujii, T., Yanaka, H. T., Munesue, T., Ishitobi, M., Sato, M., Okazawa, H.
  • Journal Title: Soc. Cogn Affect Neurosci Volume: 10（2） Pages: 145-152
  • DOI: 10.1093/scan/nsu126
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 進化と個体発生から見通す大脳皮質構築 Cortical development: what we have learned from the mouse and the human brains (2015)
  • Author(s): 佐藤 真
  • Organizer: 第120 回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
  • Invited
• [Presentation] 神経細胞のスパインにおけるNMDA 受容体と結合するFILIP 関連分子の機能解析 FILIP-related molecule binds to NMDA receptor and controls spine maturation and synaptic function in the hippocampal neuron (2015)
  • Author(s): 黒田一樹， 八木秀司， 謝 敏かく，尾身 実，猪口 徳一，岡 雄一郎，佐藤 真
  • Organizer: 第120 回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [Presentation] マウス大脳皮質領野間の軸索投射の解析 Analysis on the inter-areal axon projection in the mouse neocortex (2015)
  • Author(s): 岡 雄一郎，猪口 徳一，佐藤 真
  • Organizer: 第120 回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [Presentation] 皮質脊髄路発達期の側枝形成に関与する受容体分子の解析 Analyses on the candidate receptors for the axon collateralization of the developing corticospinal tract (2015)
  • Author(s): 猪口 徳一，尾身 実，岡 雄一郎，佐藤 真
  • Organizer: 第120 回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [Presentation] 脊髄損傷時に出現する活性化マイクログリアにおけるアルギニンメチル化酵素PRMT8の機能解析 (2014)
  • Author(s): 森 泰丈，小山 佳久，猪口 徳一，佐藤 真，遠山 正彌
  • Organizer: 第19回グリア研究会
  • Place of Presentation: 東京商工会議所（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2014-12-06
• [Presentation] 脂質関連分子はLTD誘導後のシナプスでのAPMA受容体のエンドサイトーシスを制御する (2014)
  • Author(s): 謝 敏かく，佐藤 真
  • Organizer: 第41回日本脳科学会
  • Place of Presentation: 福井県県民ホール（福井県福井市）
  • Year and Date: 2014-11-22 – 2014-11-23
• [Presentation] A chaperone protein controls the morphology of neuronal spines via filamin-A interacting protein (2014)
  • Author(s): Yagi, H., Sato, M., Noguchi, K.
  • Organizer: Society for Neuroscience 2014（第44回北米神経科学会年次総会）
  • Place of Presentation: Walter E. Washington Convention Center（Washington D.C., U.S.A.）
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] PHldb2はLTD誘導後のシナプスでのAPMA受容体のエンドサイトーシスを制御する (2014)
  • Author(s): 謝 敏かく，八木 秀司，猪口 徳一，岡 雄一郎，黒田 一樹，柚崎 通介，松田 信爾，石川 保幸，佐藤 真
  • Organizer: 第36回日本生物学的精神医学会・第57回神経化学大会合同大会
  • Place of Presentation: 奈良県文化会館（奈良県奈良市）
  • Year and Date: 2014-09-28 – 2014-10-01
• [Presentation] マウス大脳皮質長連合ニューロンの軸索投射 (2014)
  • Author(s): 岡 雄一郎，猪口 徳一，佐藤 真
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] FILIPとシャペロン分子によるシナプス形態調節 (2014)
  • Author(s): 八木 秀司，佐藤 真，野口 光一
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 自閉症スペクトラム障害者のDMNの機能的連結に対するオキシトシン継続投与による影響 (2014)
  • Author(s): 謝 敏かく，八木 秀司，猪口 徳一，岡 雄一郎，黒田 一樹，柚崎 通介，松田 信爾，石川 保幸，佐藤 真
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Remarks] 神経機能形態学（旧第二解剖）のホームページ
  • URL: http://www.anat2.med.osaka-u.ac.jp/index.html