2015 Fiscal Year Research-status Report
Sema3E-PlexinD1シグナルによる新生ニューロンの移動維持・停止機構
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26830014
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
澤田 雅人 名古屋市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (20645288)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 神経科学 / 成体脳ニューロン新生 / 脳質下帯 / 嗅球 / ニューロン移動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. FRETプローブを用いた低分子量Gタンパク質の活性評価：アクチン重合に重要な役割をもつRhoファミリー低分子量Gタンパク質Rac1について、Sema3E- PlexinD1シグナルによる活性化制御の可能性をin vitro FRETイメージングで解析した。その結果、Sema3Eの添加により新生ニューロンの先導突起のシャフトにおけるRac1の活性化が抑制されることが分かった。
2. Sema3E-PlexinD1によるRac1活性化抑制の生化学的評価：293T細胞にPlexinD1及びRac1の全長cDNAを一過性に過剰発現させ、Sema3E-PlexinD1シグナルがRac1の活性化に与える影響を評価した。その結果、Sema3E添加によって活性化型Rac1のタンパク質量が減少することが分かった。
3. 光活性化Rac1 (Photoactivatable-Rac1; PA-Rac1)を用いた側方突起形成におけるRac1の機能解析：Rac1の活性化が側方突起形成に十分かどうかを検討するため、PA-Rac1を導入した新生ニューロンの先導突起の一部を光刺激し、側方突起の形成についてin vitroタイムラプスイメージングで評価した。その結果、光刺激によって新生ニューロンの先導突起から側方突起が形成されること、この側方突起の形成は光刺激非感受性PA-Rac1では生じないことを明らかにした。
4. PlexinD1の過剰発現系におけるニューロンの移動動態解析：新生ニューロンにウイルスベクターを用いてPlexinD1を過剰発現させ、スライス培養下でタイムラプスイメージングをおこない、その挙動を解析した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成27年度の実験計画目標をすべて達成した上で、すでに平成28年度の実験計画の一部を開始しているため。
平成27年度は、1. FRETプローブを用いた低分子量Gタンパク質の活性評価、2. Sema3E-PlexinD1によるRac1活性化抑制の生化学的評価、3. 光活性化Rac1 (Photoactivatable-Rac1; PA-Rac1)を用いた側方突起形成におけるRac1の機能解析、に関する実験をすべて予定通りに遂行した。これらの実験により、新生ニューロンの先導突起における一過的なRac1の活性化が側方突起の形成に重要であり、Sema3E-PlexinD1シグナルによるRac1活性化の制御メカニズムを明らかにすることができた。また、新生ニューロンにPlexinD1を過剰発現させた際の移動の挙動を解析した。これらに加えて、平成28年度の実験計画である、天然物香辛料を用いた嗅覚刺激実験を開始し、嗅球全組織及び嗅球顆粒細胞層をレーザーマイクロダイセクションで切り出した組織におけるSema3Eの発現量解析を開始している。
以上より、本研究の目的の達成度としては、当初の計画以上に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の目的である、新生ニューロンの移動形態制御と嗅球内配置機構の解明について、移動する新生ニューロンの側方突起形成におけるSema3E-PlexinD1シグナルの重要性及び細胞内分子メカニズムを明らかにした。これまでに新生ニューロンが移動を停止する過程でどのような形態変化を起こすのか、さらにそのメカニズムについては不明であった。本研究でこれまでに得られた結果は、新生ニューロンが移動を停止する過程で先導突起から分岐した側方突起を形成すること、その形成には局所的なRac1の活性化が重要であること、Sema3E-PlexinD1シグナルはRac1の活性化を調節することで移動の停止過程を制御していることを示唆するものである。今後は、明らかになった分子メカニズムによって制御される新生ニューロンの移動停止が、嗅覚入力の影響を受けるかどうかを解析する予定である。これまでに確立した天然物香辛料を用いた嗅覚刺激法（Kato, Kaneko, Sawada et al., PLoS One, 2012）や外鼻腔閉塞プラグを用いた嗅覚入力遮断法（Sawada et al., J. Neurosci., 2011）を用いて、新生ニューロンの嗅球内配置決定における嗅覚入力の役割を解析する予定である。これらを明らかにすることにより、これまで分かっていなかった新生ニューロンの嗅球内配置機構について、新生ニューロンの形態制御及び感覚入力の重要性を示すことができる。
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| Causes of Carryover |
前年度購入した消耗品で賄う事が出来たこと、実験計画が予定通り遂行できたため、当初の予定よりも物品費を使用しなかった。また、研究成果の発表については、研究成果が整ってから翌年度以降にした方がよいと判断したため、予定より出張の機会が少なかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
主にウイルス作製及び嗅覚実験関連の物品費に53万円、研究成果の発表のための旅費10万円等として使用する予定である。
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