神経活動依存的な脳由来神経栄養因子BDNF mRNAの安定化機構解明

阐明脑源性神经营养因子 BDNF mRNA 的神经元活动依赖性稳定机制

基本信息

批准号：
18890070
负责人：
福地守
金额：
$ 1.68万
依托单位：
University of Toyama
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
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

项目摘要

ニューロンにおいて遺伝子発現は、様々な高次脳・神経機能発現に重要なイベントである。特に、神経活動依存的に誘導されるカルシウムシグナルは、ある一連の遺伝子発現を制御し、ニューロンの生存や分化、さらには記憶・学習の分子基盤として知られるシナプス可塑性に関与する。これまで我々は、特にカルシウムシグナル依存的に発現が上昇する脳由来神経栄養因子BDNFに着目し、BDNF遺伝子の転写活性化機構の解明を行ってきた。しかし一方で、BDNFmRNAがカルシウムシグナル依存的に安定化されることを新たに発見し、神経活動により遺伝子の転写だけでなく転写後調節も制御されていることを示した。そこで、ニューロンにおけるBDNF mRNAの安定化機構の解明を行った。その結果、BDNF mRNAの半減期がL型電位依存性カルシウムチャネルおよびNMDA型グルタミン酸レセプター由来のカルシウムシグナルにより延長すること、BDNFmRNAの安定化にはストップコドンより約750塩基下流の3'非翻訳領域(3'UTR)が関与することが明らかとなった。さらに、この3'UTRに着目し、ルシフェラーゼレポーター遺伝子を用いた解析を行ったところ、BDNF mRNAの安定化に関与する2カ所の領域を同定した。現在、さらにこの領域に着目し、mRNA安定化に関与するエレメントを同定中である。一方で、BDFN mRNAの3'UTR中には数カ所のポリA付加シグナルが存在するが、本研究遂行の過程で、新たなポリA付加シグナルを数カ所同定し、これにより異なる長さの3'UTRを持つBDNF mRNAが複数合成されることが明らかとなった。3'UTRは、mRNAの輸送や翻訳の制御、安定性に関与することから、これらBDNF mRNAは、それぞれが異なる転写後制御を受けることが示唆された。現在、さらに詳細な解析を行っている。

神经元中的基因表达是各种高级大脑和神经功能表达的重要事件。特别是，以神经元活动依赖性方式诱导的钙信号控制一系列基因的表达，并参与神经元的存活和分化以及突触可塑性，被称为记忆和学习的分子基础。迄今为止，我们主要关注脑源性神经营养因子BDNF，其表达以钙信号依赖性方式增加，并阐明了BDNF基因的转录激活机制。然而，我们新发现BDNF mRNA以钙信号依赖性方式稳定，这表明不仅基因转录而且转录后调节都受到神经活动的控制。因此，我们阐明了神经元中 BDNF mRNA 的稳定机制。结果，来自L型电压门控钙通道和NMDA型谷氨酸受体的钙信号延长了BDNF mRNA的半衰期，并且BDNF mRNA的稳定对于3'非翻译区约750个碱基是必要的发现涉及终止密码子的下游。此外，通过关注这个 3'UTR 并使用荧光素酶报告基因进行分析，我们确定了两个参与稳定 BDNF mRNA 的区域。我们目前正在进一步关注该区域并确定参与 mRNA 稳定的元件。另一方面，BDFN mRNA的3'UTR中存在多个polyA添加信号，但在本研究过程中，我们鉴定了几个新的polyA添加信号，从而导致了不同长度的3'UTR被揭示。合成了多个具有相同内容的BDNF mRNA。 3'UTR 参与 mRNA 运输、翻译控制和稳定性，表明这些 BDNF mRNA 中的每一个都受到不同的转录后控制。我们目前正在进行更详细的分析。