DNA修復遺伝子ノックアウトマウスによる大脳皮質細胞の発生・分化制御機構の解析

DNA修复基因敲除小鼠分析大脑皮层细胞发育分化调控机制

基本信息

批准号：
16700286
负责人：
菅生紀之
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

多様な個性を持った神経細胞の発生・分化過程を明らかにすることは、脳の細胞構築・機能を解明するために重要な課題である。研究代表者らはこれまでにDNA修復遺伝子Polβノックアウトマウスにおいて分化直後の神経細胞が異常なアポトーシスを起こすこと、神経投射異常が生じることなどを明らかにした。これはゲノム構造の維持を担うDNA修復が神経細胞の発生、分化に深く関与することを示唆する。大脳皮質神経細胞の発生と活動依存的変化の2つの分化過程に注目し、転写因子とクロマチン構造変換因子、DNA修復酵素を蛍光タンパク質(GFP)により可視化し核内での時空間的動態を解析することで遺伝子発現をゲノム構造制御としてとらえその機構を解明することを目指した。1・発生過程の動態解析昨年度の研究でDNA修復酵素GFP-XRCC1発現ベクターを導入した細胞は、DNA損傷と考えられる部位にXRCC1が点状に集積するのを観察した。このベクターを発生過程の胎児マウス大脳皮質に遺伝子導入し、個体での動態を解析した。脳室帯の神経前駆細胞から皮質板への移動中の細胞の核ではXRCC1の点状の集積が観察された。一方、移動を終えた皮質板の細胞では点状の集積が減少し核内での一様な分布が観察された。これはノックアウトマウスでのアポトーシスの分布とも一致しており、大脳皮質形成時の修復過程の可視化に成功したと考えられる。したがって、大脳皮質構築においてDNA修復酵素の機能によりゲノム構造が維持されることが分化の重要な要因になることが示唆される。2・神経活動依存的変化における動態解析クロマチン構造の制御を行うヒストン脱アセチル化酵素HDAC9と活動依存的な活性を示す転写因子CREBの補助因子を上記の方法で可視化することに成功した。高カリウム溶液により活動変化を誘導することで、これらの核への局在性が変化することが明らかになった。

阐明具有不同特征的神经元细胞的发育和分化过程是阐明大脑细胞结构和功能的重要问题。研究人员迄今发现，在DNA修复基因Polβ敲除小鼠中，神经元在分化后立即发生异常凋亡，并出现异常神经投射。这表明维持基因组结构的DNA修复深入参与了神经元的发育和分化。着眼于大脑皮层神经元发育和活动依赖性变化的两个分化过程，我们使用荧光蛋白（GFP）可视化转录因子、染色质结构转换因子和DNA修复酶，并分析它们在细胞核内的时空动态。我们的目的是了解基因表达作为基因组结构的控制并阐明其机制。 1.发育过程的动态分析在去年的研究中，我们观察到，在导入了DNA修复酶GFP-XRCC1表达载体的细胞中，XRCC1在被认为是DNA损伤的位点上以点状积累。我们将该载体引入发育中的胎儿小鼠的大脑皮层并分析其在个体中的动态。在从心室区神经祖细胞迁移到皮质板的细胞核中观察到 XRCC1 的点状积累。另一方面，在完成迁移的皮质板中的细胞中，点状积累减少并且观察到核内均匀分布。这与基因敲除小鼠中细胞凋亡的分布一致，认为我们已经成功地将大脑皮层形成过程中的修复过程可视化。因此，表明通过DNA修复酶的功能维持基因组结构是大脑皮层构造分化的重要因素。 2.神经活动依赖性变化的动态分析使用上述方法，我们成功地可视化了控制染色质结构的组蛋白脱乙酰酶HDAC9和表现出活动依赖性活性的转录因子CREB的辅助因子。结果表明，这些细胞核定位是通过高钾溶液诱导活性变化而改变的。