脳構造形成機構に関わるCNR分子群の機能と系統進化におけるゲノム解析

参与大脑结构形成的 CNR 分子的功能和系统发育进化的基因组分析

• 批准号: 14011252
• 负责人: 先崎 浩次
• 金额: $ 3.84万
• 依托单位: Okazaki National Research Institutes
• 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: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14011252/
• 关键词: 脳構造形成機構; カドヘリン; 脳構造形成機構; カドヘリン

CNR分子群は大脳皮質形成機構に関わるReelin分子の多重受容体として機能していることが示唆されており、CNR分子群の分子機能解析により大脳皮質層構造形成機構の一端が明らかにされることが期待される。本研究では、各脊椎動物種におけるCNR遺伝子のゲノム構造解析、発生生物学的解析を行い、脳の形成と進化に関するCNR分子機構の解明を目的とし解析を行った。各脊椎動物種におけるCNR遺伝子のゲノム構造解析においては、マウス、ヒトCNRにおいては既に報告されており、今回ゼブラフィッシュ、ニワトリ、ラットCNRゲノム構造の解析を行った。ニワトリおよびラットCNRゲノム構造はマウスとほぼ同一であるがアミノ酸配列の比較から種特異的なCNR分子構造の形成が示唆される。また、ゼブラフィッシュCNRゲノム構造はマウスおよびヒトのCNRゲノム構造と類似した構造であった。マウスでは14種類のCNR遣伝子可変領域がクラスターを形成して存在するが、ゼブラフィッシュでは13種類のCNR遺伝子可変領域が同様にクラスター構造を形成しており、また、細胞内領域はマウスやヒトのCNR遺伝子と同じく3つのエクソンに分かれて存在していた。しかし、マウスCNRゲノム領域は約225Kbであるのにたいして、ゼブラフィッシュCNRゲノム領域は約105Kbと短縮された構造であった。これは可変領域間のイントロンが短いことによる。マウスCNR遺伝子可変領域では、分子系統樹で大きく2つのクラスターに分かれている(mCNRv1〜mCNRv12グループとmCNRc1,mCNRc2グループ)が、ゼブラフィッシュでは、mCNRc1に相同な遺伝子配列は無く、mCNRc2に相同なzCNRcのみが存在していた。この違いはCNRcグループの分子機能を考える上で大変興味深い。また、mCNRsはReelinの多重受容体としてマウス大脳皮質層構造形成機構に関与していることが示唆されているが、ゼブラフィッシュCNRにおいては、mCNRで認められたReelin結合配列は認められなかった。さらに、CNR遺伝子はマウス、ヒトおよびゼブラフィッシュの各脊椎動物で類似したゲノム構造であったが、分子構造比較解析の結果、各脊椎動物のCNRは種特異的な遺伝子およびアミノ酸配列をしており、これらの結果から、系統進化の過程での脳構造の進化においてCNR遺伝子の種特異的分子進化が関与している可能性示唆が示唆される。また、各CNRの分子機能解析に用いる各CNR特異ウサギポリクローナル抗体およびマウス、ラットモノクローナル抗体作製に成功した。今後、作製された抗体を用い脳形成機構におけるCNR分子群の分子機能解析を行う。

已经提出，CNR分子充当涉及脑皮质形成机制的reelin分子的多个受体，并且预计CNR分子的分子功能分析将揭示脑皮质结构形成机制的一端。在这项研究中，我们对每个脊椎动物物种中CNR基因进行了基因组结构分析和发育生物学分析，并以阐明与大脑形成和进化有关的CNR的分子机制进行了分析。在对每种脊椎动物物种中CNR基因的基因组结构的分析中，已经在小鼠和人CNR中进行了报道，这次分析了斑马鱼，鸡肉和大鼠CNR基因组结构。鸡肉和大鼠CNR基因组结构几乎与小鼠的结构相同，但是氨基酸序列的比较表明形成了物种特异性的CNR分子结构。另外，斑马鱼CNR基因组结构与小鼠和人CNR基因组结构相似。在小鼠中，群集中存在14种类型的CNR-TransDucer变量区域，而在斑马鱼中，13种类型的CNR基因变量区域形成了类似形成的簇结构，并且在三个外显子中存在细胞内区域，就像小鼠和人的CNR基因一样。但是，尽管小鼠CNR基因组区域约为225 kb，但斑马鱼CNR基因组区域的截短结构约为105 kb。这是由于可变区域之间的短暂内含子。在小鼠CNR基因变量区域中，分子树分为两个大簇（MCNRV1-MCNRV12组和MCNRC1，MCNRC2组），但是在斑马拉夫中，MCNRC1没有同源基因序列，并且只有ZCNRC对McNrc2的同源性。考虑CNRC组的分子功能时，这种差异非常有趣。此外，已经建议MCNR参与小鼠皮质结构作为reelin的多个受体的形成，但是在斑马鱼CNR中，未观察到在MCNR中观察到的reelin结合序列。 Furthermore, although the CNR gene had similar genomic structures in mouse, human and zebrafish vertebrates, comparative molecular structure analysis revealed that the CNRs of each vertebrate had species-specific gene and amino acid sequences, and these results suggest that species-specific molecular evolution of the CNR gene may be involved in the evolution of brain structures during phylogenetic evolution.此外，我们成功准备了每种CNR特异性兔多克隆抗体和小鼠和大鼠单克隆抗体，用于每个CNR的分子功能分析。将来，我们将使用产生的抗体来分析脑形成机理中CNR分子的分子功能。