神経細胞が軸索を1本だけ持つ仕組みの解明

阐明神经细胞只有一个轴突的机制

基本信息

批准号：
21K06205
负责人：
河田純一
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Fukuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

Perry病は、パーキンソニズムとTDP-43異常凝集体を示す希少性かつ遺伝性神経変性疾患である。原因遺伝子産物DCTN1は、ダイニンモータを制御するアダプタ、ダイナクチン複合体の最大サブユニットである。Perry病変異部位の近傍での別の変異により、筋萎縮性側索硬化症（ALS）に似た運動ニューロン疾患が生じることからも、DCTN1は種々の神経変性疾患の発症機構に関与する可能性がある。Perry病患者は極少数であり、病態解明にはモデル動物確立が急務とされたため、Perry型変異のDctn1(G71A)ノックインマウスを作成した。意外なことに、このマウスから調製した初代培養神経細胞が、軸索を複数持つことを見出した。そこで、DCTN1変異体がTDP-43凝集体形成を誘導する仕組みを明らかにすると共に、何故、軸索が複数生じるのか、解明を目指している。Dctn1(G71A)ノックインマウスは、発症前に特徴的な神経症状を示し、肉眼レベルでの脳構造、神経回路パターンにも異常があることを見出した。そこで、Dctn1(G71A)が神経回路網の形成機構に如何に影響を及ぼすかについても検討中である。本年度は、神経ガイダンスの分子機構が如何に正常時に機能して脳構造形成を制御し、かつ病的状態に如何に寄与するのか、概観した総説論文を出版した（Protein & Cell誌）。一方、Dctn1(G71A)神経細胞が軸索を複数持つ現象の厳密な証明として、初代培養系で、軸索マーカーTau1抗体、樹状突起マーカーMAP2抗体を用いて免疫染色を行っている。1個の神経細胞が、軸索を複数持つ上に、軸索と樹状突起の存在様式が特徴的であったが、これらの表現型には、発生時期に特異性があることが判明した。軸索を複数持つ神経細胞から成る脳では、回路パターンと動作機構がいかに変化し、神経変性に至るか、更に解析を進めたい。

佩里氏病是一种罕见的遗传性神经退行性疾病，表现为帕金森病和异常的 TDP-43 聚集。致病基因产物 DCTN1 是动力蛋白复合物的最大亚基，动力蛋白复合物是控制动力蛋白马达的适配器。 DCTN1可能参与多种神经退行性疾病的发病机制，因为佩里病突变位点附近的另一个突变会导致类似于肌萎缩侧索硬化症（ALS）的运动神经元疾病。佩里氏病患者极为罕见，迫切需要建立动物模型来阐明其病理学，因此我们创建了佩里型突变Dctn1（G71A）敲入小鼠。令人惊讶的是，他们发现从这只小鼠中制备的原代培养神经元具有多个轴突。因此，我们的目的是阐明DCTN1突变体诱导TDP-43聚集体形成的机制，并阐明为什么产生多个轴突。我们发现Dctn1（G71A）敲入小鼠在症状出现前表现出特征性的神经症状，并且在宏观水平上也存在大脑结构和神经回路模式的异常。因此，我们也在研究Dctn1（G71A）如何影响神经网络的形成机制。今年，我们发表了一篇综述论文（蛋白质与细胞），概述了神经引导的分子机制如何在正常条件下发挥作用、控制大脑结构形成以及导致病理条件。另一方面，为了严格证明 Dctn1(G71A) 神经元具有多个轴突的现象，我们在原代培养系统中使用轴突标记 Tau1 抗体和树突标记 MAP2 抗体进行了免疫染色。单个神经元有多个轴突，轴突和树突的存在模式是特征性的，但这些表型被发现在发育时期具有特异性。在由具有多个轴突的神经元组成的大脑中，我们希望进一步分析电路模式和操作机制如何变化，从而导致神经退行性变。