線虫をモデルとした神経軸索再生制御機構

以秀丽隐杆线虫为模型控制神经轴突再生的机制

• 批准号: 21H02578
• 负责人: 久本 直毅
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02578/
• 关键词: 神経軸索再生; 線虫; 軸索再生; C. elegans; 神経再生; モデル生物; シグナル伝達

今年度は、線虫C. elegansの神経軸索再生を制御する経路のうち、Rhoシグナルの上流で機能するインテグリンのさらに上流の経路について主に解析を行った。インテグリンの上流では、軸索切断により低分子量Gタンパク質Rapの線虫ホモログRAP-2が活性化され、それがtalinホモログTLN-1を細胞膜にリクルートすることにより、細胞内からインテグリンの活性化を誘導する。興味深いことに、tln-1のインテグリン結合ドメインの変異による再生率の低下は、活性化型変異を導入したインテグリンにより抑圧できるが、rap-2欠損変異における再生率の低下は活性化型インテグリン変異体では抑圧できない。一方、rap-2欠損変異における再生率の低下はTLN-1を細胞膜に強制的に局在化することで抑圧できたことから、RAP-2がTLN-1を介してインテグリン経路非依存的に機能することが示唆された。TLN-1はvinculin線虫ホモログDEB-1と結合することから、deb-1変異体における軸索再生率を検討したところ、rap-2と同様に再生率の低下が見られた。さらにDEB-1と結合するvinexinホモログSORB-1の欠損変異体でも、同様に再生率の低下が見られた。また遺伝学的解析から、deb-1変異とsorb-1変異は同一経路上で機能することが示唆された。さらにどちらの変異体もインテグリン経路の活性化によって再生率の低下が抑圧できなかったことから、DEB-1-SORB-1がTLN-1のインテグリン非依存的な機能を仲介する可能性が示された。一方、神経軸索再生におけるGqの上流経路については、化学物質であるascr#5の合成に必要な酵素群が切断軸索で機能していることを遺伝学的に確認したが、それらの遺伝子の切断軸索細胞での発現は非常に弱かったため、検出方法を検討中である。

今年，我们主要分析了控制线虫神经轴突再生的途径中整合素上游的途径，该途径在 Rho 信号上游发挥作用。在整合素的上游，轴切术激活小G蛋白Rap的线虫同源物RAP-2，其将talin同源物TLN-1募集至质膜，从而诱导细胞内的整合素激活。有趣的是，由于 tln-1 整合素结合域突变导致的再生率下降可以被具有激活突变的整合素抑制，但由于 rap-2 缺失突变体导致的再生率下降可以被激活整合素抑制它无法被抑制。另一方面，rap-2缺陷型突变体再生率的降低可以通过将TLN-1强制定位于细胞膜来抑制，这表明它是有效的。由于TLN-1与纽蛋白线虫同源物DEB-1结合，当我们检查DEB-1突变体中的轴突再生率时，我们发现再生率降低，与rap-2类似。此外，在缺乏与 DEB-1 结合的 vinexin 同源物 SORB-1 的突变体中观察到再生率的类似降低。遗传分析还表明 deb-1 突变和 sorb-1 突变在同一途径上发挥作用。此外，在两种突变体中，整合素途径的激活未能抑制再生率的下降，表明DEB-1-SORB-1可能介导Ta的整合素独立功能。另一方面，关于Gq在神经轴突再生中的上游途径，基因证实合成化学物质ascr#5所需的酶组在切断的轴突细胞中发挥作用；在切断的轴突细胞中表达非常弱，所以我们目前正在研究一种检测方法。

项目成果

The Integrin Signaling Network Promotes Axon Regeneration via the Src-Ephexin-RhoA GTPase Signaling Axis.

• DOI: 10.1523/jneurosci.2456-20.2021
• 发表时间: 2021-06-02
• 期刊: The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience
• 作者: Sakai Y;Tsunekawa M;Ohta K;Shimizu T;Pastuhov S 4th;Hanafusa H;Hisamoto N;Matsumoto K
• 通讯作者: Matsumoto K

UNC-16 alters DLK-1 localization and negatively regulates actin and microtubule dynamics in Caenorhabditis elegans regenerating neurons.

UNC-16 改变 DLK-1 定位并负向调节秀丽隐杆线虫再生神经元中的肌动蛋白和微管动力学。

• DOI: 10.1093/genetics/iyab139
• 发表时间: 2021
• 期刊: Genetics
• 影响因子: 3.3
• 作者: Kulkarni,SuchetaS;Sabharwal,Vidur;Sheoran,Seema;Basu,Atrayee;Matsumoto,Kunihiro;Hisamoto,Naoki;Ghosh-Roy,Anindya;Koushika,SandhyaP
• 通讯作者: Koushika,SandhyaP

CDK14 Promotes Axon Regeneration by Regulating the Noncanonical Wnt Signaling Pathway in a Kinase-Independent Manner.

• DOI: 10.1523/jneurosci.0711-21.2021
• 发表时间: 2021-10-06
• 期刊: The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience
• 作者: Hisamoto N;Sakai Y;Ohta K;Shimizu T;Li C;Hanafusa H;Matsumoto K
• 通讯作者: Matsumoto K

線虫におけるケミカルシグナル-GPCR-Gqα経路を介した神経軸索再生の制御機構

化学信号-GPCR-Gqα通路控制线虫神经轴突再生的机制

• 发表时间: 2021
• 作者: 野地亮太;野村真;杉浦 佳代子・久本 直毅・松本 邦弘
• 通讯作者: 杉浦 佳代子・久本 直毅・松本 邦弘

インテグリンシグナルネットワークはSrc-Ephexin-RhoAシグナル軸を介して神経軸索再生を促進する

整合素信号网络通过 Src-Ephexin-RhoA 信号轴促进神经轴突再生

• 发表时间: 2021
• 作者: 佐藤時春;上野将紀;恒川 真有香・久本 直毅・松本 邦弘
• 通讯作者: 恒川 真有香・久本 直毅・松本 邦弘