哺乳動物の神経分化を制御する細胞内分子機構

控制哺乳动物神经分化的细胞内分子机制

• 批准号: 10220205
• 负责人: 影山 龍一郎
• 金额: $ 34.94万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10220205/
• 关键词: bHLH因子; 神経前駆細胞; ニューロン; グリア細胞; 神経発生; 網膜; ノックアウトマウス; 脊髄; Hes1; オシレーション; 神経幹細胞; 生物時計; 2時間周期; ネガティブフィードバック; ホメオボックス因子; 狭部オーガナイザー; グリア; 運命決定; レトロウイルスベクター; 神経分化; Hes; bHLH; レトロウイルス; Notch; 標的遺伝子破壊; 側方抑制

哺乳動物の神経発生過程では、初め神経前駆紳胞が増殖のみを行うが、やがてニューロンに分化する。我々は今までに、神経前駆細胞の維持には抑制性bHLH因子Hes1,Hes3,Hes5が、ニューロンの分化には促進性bHLH因子Mash1,Ngn2,Math3,NeuroDが重要な役割を担うことを明らかにしてきた。しかしながら、多くのbHLH因子群は機能を代償しあうのでシングルやダブルノックアウトマウスでもまだ機能の代償がみられた。そこで、今回トリプルノックアウトを作製し、神経発生過程の異常を解析した。その結果、Hes1-Hes3-Hes5トリプルノックアウトの脊髄では、胎生10.5日ですでに神経前駆細胞は消失し、すべて正常よりも早くニューロンに分化していた。このニューロンはすべて早く生まれるタイプのもので遅く生まれるものは無かった。また、グリア細胞や上衣細胞の形成は見られなかった。したがって、抑制性hHLH因子Hes1,Hes3,Hes5で脊髄のほぼすべての神経前駆細胞の維持を制御することが明らかになった。続いて、促進性bHLH因子Mash1,Ngn2,Math3,NeuroDに注目し、トリプルノックアウトマウスを作製した。その結果、Ngn2-Math3-NeuroDトリプルノックアウトマウスの網膜では内顆粒層のインターニューロンのほぼすべてが消失していた。一方、Mash1-Math3-NeuroDトリプルノックアウトマウスの網膜では外顆粒層にある光受容細胞が著しく減少していた。したがって、促進性bHLH因子Mash1,Ngn2,Math3,NeuroDはお互いに機能を代償しあって網膜ニューロンの形成を制御することが明らかになった。

在哺乳动物神经发生过程中，神经前体细胞最初仅增殖，但最终分化为神经元。迄今为止，我们已经揭示抑制性bHLH因子Hes1、Hes3和Hes5在神经祖细胞的维持中发挥重要作用，而促进性bHLH因子Mash1、Ngn2、Math3和NeuroD在神经元分化中发挥重要作用。做到了。然而，由于许多bHLH因子相互补偿彼此的功能，因此在单敲除和双敲除小鼠中仍然观察到功能补偿。因此，我们创建了三重敲除并分析了神经发生过程中的异常情况。结果，在Hes1-Hes3-Hes5三重敲除的脊髓中，神经祖细胞在胚胎第10.5天就已经消失，并且全部比正常更早分化为神经元。所有这些神经元都是早生的，没有一个是晚生的。此外，没有观察到神经胶质细胞或室管膜细胞的形成。因此，研究表明，抑制性 hHLH 因子 Hes1、Hes3 和 Hes5 控制着脊髓中几乎所有神经祖细胞的维持。接下来，我们关注 pro-bHLH 因子 Mash1、Ngn2、Math3 和 NeuroD，并生成三重敲除小鼠。结果，在 Ngn2-Math3-NeuroD 三重敲除小鼠的视网膜中，内核层的几乎所有中间神经元都丢失了。另一方面，在Mash1-Math3-NeuroD三重敲除小鼠的视网膜中，外核层的感光细胞显着减少。因此，表明bHLH原因子Mash1、Ngn2、Math3和NeuroD相互补偿控制视网膜神经元形成的功能。

项目成果

Hirata, H., et al.: "Hes1 and Hes3 regulate maintenance of the isthmic organizer and development of the mid/hindbrain"EMBO J.. 20. 4454-4466 (2001)

Hirata, H., et al.：“Hes1 和 Hes3 调节峡部组织的维持和中/后脑的发育”EMBO J.. 20. 4454-4466 (2001)

Kayahara, T., et al.: "Candidate markers for stem and early progenitor cells, Musashi-1 and Hes1, are expressed in crypt base columnar cells of mouse small intestine"FEBS Letter. 535. 131-135 (2003)

Kayahara, T. 等人：“干细胞和早期祖细胞的候选标记 Musashi-1 和 Hes1 在小鼠小肠的隐窝基底柱状细胞中表达”FEBS Letter。

Hatakeyama, J., et al.: "Roles of homeobox and bHLH genes in specification of a retinal cell type"Development. 128. 1313-1322 (2001)

Hatakeyama, J. 等人：“同源盒和 bHLH 基因在视网膜细胞类型规范中的作用”开发。

Hatakeyama, L., et al.: "Retinal cell fate determination and bHLH factors."Seminars Cell Dev.Biol.. 15. 83-89 (2004)

Hatakeyama, L. 等人：“视网膜细胞命运决定和 bHLH 因子。”研讨会 Cell Dev.Biol.. 15. 83-89 (2004)

Akiba, T., et al.: "Expression and regulation of the gene for arginase I in mouse salivary glands : requirement of CCAAT/enhancer-binding protein α for the expression in the parotid gland"J. Biochem.. 132. 621-627 (2002)

Akiba, T., 等人：“小鼠唾液腺中精氨酸酶 I 基因的表达和调控：腮腺中表达所需的 CCAAT/增强子结合蛋白 α”J. Biochem. 132. 621- 627（2002）