視床下部の新生神経の成熟過程におけるcAMP濃度変動が果たす機能の解明

阐明cAMP浓度波动在下丘脑新神经元成熟过程中所起的作用

基本信息

批准号：
21H02666
负责人：
中島則行
金额：
$ 10.32万
依托单位：
Kurume 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 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02666/
关键词：
cAMP Neural renewal Hypothalamus OMP NES Bioinformatics CAPN

项目摘要

嗅細胞マーカOMPは、嗅細胞では嗅覚受容体の下流シグナルを制御する。脳内でも嗅覚受容体が嗅細胞マーカOMPと共役して機能すると仮説し、細胞ストレスメディエータと考えられる乳酸受容体（Olfr78）を全脳で検索したところ、脈絡叢のミクログリアおよび視床下部バソプレシン神経に発現することが分かった。さらに、OMP遺伝子は、細胞の形態形成・アポトーシスに関わるカルシウム依存的プロテアーゼ（カルパイン5：CAPN5）遺伝子のイントロンに「入れ子構造（nested gene）」で存在しており、転写因子GAP43によってCAPN5と相反的な発現制御を受ける可能性を発見した（Nakashima N. et al., Mol. Brain, 2019）。そこで、新たに考案したBioinformatics計算法（PKV法）によって、OMPの内部にカルパインファミリーの切断サイトを見つけた。OMPはCAPN5では切断されないが、それ以外のCAPNサブタイプによって直接切断される可能性を見出した（Nakashima N. et al., Mol. Brain, 2022）。さらにOMPには、高度に保存されたロイシンリッチ領域があることを発見した。ロイシンリッチ領域は他のタンパク質において核外輸送シグナル（NES)として知られている。そこで、ロイシンをアラニンへ変えてシグナルを破壊したアラニン変異型OMPを作成し、HEK293T細胞に発現させたのちにOMPの細胞内分布を確かめた。その結果、アラニン変異型OMPは野生型OMPに比べて核に存在する割合が増加し、ロイシンリッチ領域がNESとして機能することを突き止めた（Nakashima N. et al., Mol. Brain, 2022）。

嗅觉细胞标记器会调节嗅觉细胞中嗅觉受体的下游信号。我们假设嗅觉受体与嗅觉细胞标记物结合起作用，并搜索整个大脑的乳酸受体（OLFR78）（OLFR78），这被认为是一种细胞应激介质，并发现它是在小脊椎动物中以小胶质细胞表达的。此外，OMP基因存在于钙依赖性蛋白酶（Calpain 5：CAPN5）基因的内含子中，该基因与细胞形态发生和凋亡有关，在“嵌套基因”中，并且已经发现转录因子GAP43可以与CAPN5相反。因此，使用新设计的生物信息学计算方法（PKV方法），我们发现了OMP内部Calpine家族的切割位点。尽管在CAPN5中没有裂解OMP，但他们发现它们可以被其他CAPN亚型直接裂解（Nakashima N.等，Mol。Brain，2022）。此外，我们发现OMP具有高度保守的亮氨酸区域。富含亮氨酸的区域在其他蛋白质中被称为核出口信号（NES）。因此，创建了丙氨酸突变体OMP，该突变体通过将亮氨酸转换为丙氨酸而破坏了信号，并且在HEK293T细胞中表达后，确认了OMP的细胞内分布。结果，我们发现与野生型OMP相比，丙氨酸突变体在原子核中存在核的比例增加，并且富含亮氨酸的区域的作用为NES（Nakashima N.等，Mol。Brain，2022）。