極長鎖脂肪酸産生による神経軸索成長の制御機構の解明

阐明极长链脂肪酸产生对神经轴突生长的控制机制

基本信息

批准号：
21K06390
负责人：
本多敦子
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Niigata 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

神経成長円錐の脂質ラフト形成や軸索成長における極長鎖脂肪酸産生の生理的役割を解明するため、成長円錐に豊富な極長鎖脂肪酸産生酵素 GPSN2に着目してGPSN2ノックアウト(KO)マウスを作製、GPSN2ホモ欠損（KO）マウスがE9.5の胎生致死であることを確認した。E9.5のGPSN2KOマウスのホールマウントでの免疫染色をおこなったところ、中枢・末梢における神経回路形成の異常が認められ、GPSN2ヘテロ欠損（Ht）マウスE14.5海馬神経細胞またはshRNAノックダウンE14.5海馬神経細胞の成長円錐のイメージング解析においても、神経成長円錐の形態異常と極性形成阻害による神経軸索成長の異常を確認し、神経成長におけるGPSN2の発現の重要性を明らかにした。神経回路形成異常が認められたE9.5マウスにおける鎖長別脂質代謝の変化についてノンターゲットのリピドミクス解析をおこなったところ、GPSN2 KOマウスにおいて、セラミド合成経路における産生低下、特に極長鎖脂肪酸を含有する産物の顕著な産生阻害が認められた。またGPSN2 Htならびに野生型マウスのE14.5胎仔脳の成長円錐膜画分のリピドミクス解析においても、Htマウスにおいて脂質ラフト構成脂質の著しい減少が認められた。各成長円錐膜画分のウエスタンブロッティング解析により、Htマウスにおける脂質ラフト局在タンパク質（DRMタンパク質）分布量の著しい低下も認めた。海馬神経細胞の成長円錐形質膜における相状態や脂質ラフト分布について、蛍光プローブを用いたイメージング解析により、Htマウスにおける成長円錐の脂質膜の相状態の顕著な変化と、脂質ラフトの分布の著しい減少を明らかにし、GPSN2が成長円錐の脂質ラフト形成に必要であることを明らかにした。

为了阐明极长链脂肪酸的产生在神经生长锥的脂筏形成和轴突生长中的生理作用，我们重点研究了生长锥中丰富的极长链脂肪酸产生酶GPSN2，并产生了GPSN2敲除（KO））小鼠，证实 GPSN2 纯合缺陷（KO）小鼠在 E9.5 时胚胎致死。 E9.5 GPSN2KO 小鼠的整体免疫染色显示中央和外周区域神经回路形成异常，GPSN2 杂合 (Ht) 小鼠 E14.5 海马神经元或 shRNA对敲除的 E14.5 海马神经元生长锥的成像分析也证实了由于极化形成的抑制而导致的神经元生长锥形态异常和神经元轴突生长异常，揭示了 GPSN2 表达在神经元生长中的重要性。对神经回路形成异常的 E9.5 小鼠中链长引起的脂质代谢变化的非靶向脂质组学分析表明，在 GPSN2 KO 小鼠中，神经酰胺合成途径的产量减少，尤其是含有极长链脂肪酸的产量受到显着抑制。观察产物的变化。此外，对 GPSN2 Ht 和野生型小鼠 E14.5 胎脑生长锥膜部分的脂质组学分析也显示，Ht 小鼠中脂筏构成脂质显着减少。对每个生长锥膜组分的蛋白质印迹分析还显示，Ht 小鼠中脂筏定位蛋白（DRM 蛋白）的分布显着减少。利用荧光探针对海马神经元生长锥质膜相态和脂筏分布进行成像分析，发现Ht小鼠生长锥脂膜相态发生显着变化，脂筏分布明显减少。并揭示 GPSN2 是生长锥中脂筏形成所必需的。