遺伝子改変マウスを用いた体性感覚野神経回路成熟の研究

利用转基因小鼠研究体感皮层神经回路的成熟

• 批准号: 18021041
• 负责人: 岩里 琢治
• 金额: $ 4.35万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 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: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18021041/
• 关键词: 神経科学; 分子生物学; 発生工学; 体性感覚系; バレル; 遺伝学; ノックアウトマウス; トランスジェニックマウス; 大脳皮質; 可塑性; 神経科学; 分子生物学; 発生工学; 体性感覚系; バレル; 遺伝学; ノックアウトマウス; トランスジェニックマウス; 大脳皮質; 可塑性

バレルは,齧歯類の大脳皮質体性感覚野の第4層に存在する特徴的な組織学的構造であり,その形成は活動依存的神経回路発達の有用なモデルである。しかし,分子レベルの機構はほとんど不明である。アクチン細胞骨格の制御を介した機構の関与が示唆されるが,本年度は,その機構に関して重要な知見を得ることができた。Rhoファミリー低分子量G蛋白質は,アクチン細胞骨格を制御する鍵となる分子だが,その上流の制御に関しては不明の点が多い。われわれは,Rac (Rhoファミリーの主要なメンバー)特異的抑制因子であるαキメリンの遺伝子の突然変異マウスを発見し,その表現系が,エフリンB3欠損マウスおよびEphA4欠損マウスと類似していることに気づいた。αキメリンがエフリンB3-EphA4シグナルの下流のシグナル伝達に関与するという仮説をたて,その検証を行った。培養細胞を用いた過剰発現系および神経細胞や脳組織を用いた内在性蛋白質を用い,EphA4とαキメリンが結合することを示した。また,培養細胞を用いた系で,エフリンB3-EphA4シグナルがαキメリンによるRac抑制を誘導することを見いだした。さらに,エフリンB3-EphA4シグナルがαキメリンを介してアクチン細胞骨格を制御していることを,変異マウス由来の神経細胞を用いた成長円錐崩壊実験で確認した。以上の結果から,エフリンB3-EphA4シグナルがαキメリンを介してRacを抑制し,それによってアクチン細胞骨格を制御していることが明らかとなった。これは細胞骨格制御に,エフリン-EphシグナルによるRhoファミリー抑制系が関与することを初めて示したものであり,細胞骨格制御の新しい機構を提示した。エフリン-Ephは,体性感覚系回路の微調整だけでなく,トポグラフィック投射にも重要な働きをすることが示されており,その過程におけるαキメリンの関与にも興味が持たれる。

枪管是啮齿动物皮质体感皮质的第四层中存在独特的组织学结构，其形成是活性依赖性神经回路发育的有用模型。但是，分子水平的机制在很大程度上尚不清楚。尽管建议通过调节肌动蛋白细胞骨架的机制参与，但今年我们能够获得有关该机制的重要知识。 Rho家族的低分子量G蛋白是调节肌动蛋白细胞骨架的关键分子，但是关于其上游对照，有许多未知数。我们发现了α-奇物素基因的突变小鼠，RAC（RHO家族的主要成员）特异性抑制剂，发现它们的表达系统与Ephrin B3缺陷型小鼠和Epha4缺陷小鼠相似。我们假设α-核蛋白参与以弗林B3-EPHA4信号的信号传导并进行了测试。使用培养细胞和使用神经元和脑组织的内源性蛋白质的过表达系统，我们已经表明EPHA4和α-核蛋白结合。我们还发现，ephrin B3-Epha4信号使用培养细胞在系统中诱导α-Chimerin的RAC抑制。此外，在使用源自突变小鼠的神经元的生长锥塌陷实验中证实，ephrin b3-epha4信号通过α-核蛋白调节肌动蛋白细胞骨架。以上结果表明，埃弗林B3-EPHA4信号通过α-Chimerin抑制RAC，从而控制肌动蛋白细胞骨架。这是Ephrin-Eph信号首次参与细胞骨架调节，并提出了细胞骨架调节的新机制。 Ephrin-Eph已被证明在地形投影以及体感电路的微调中起着重要作用，并且对α嵌合蛋白参与此过程也很感兴趣。