脳内単一細胞モザイク解析法による樹状突起ターゲティング機構の解明

使用大脑中的单细胞镶嵌分析阐明树突靶向机制

基本信息

批准号：
10J10575
负责人：
佐久間知佐子 (2012)
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

機能的な神経回路の構築に樹状突起ターゲティングは重要な過程であるが、その形態の複雑さゆえ解析が進んでいない。本研究はショウジョウバエ嗅覚系「投射神経」を、脳内単一モザイク解析法により可視化及び遺伝子操作をすることで、樹状突起ターゲティングの分子機構の解明を目指している。遺伝学的モザイクスクリーニングにより既に得られたDogi変異体は、投射神経の樹状突起及び軸索ターゲティングにおいて顕著な異常を示した。原因遺伝子であるdogi遺伝子にコードされる蛋白質は機能未知であるが、進化的に高度に保存されており重要な働きを担うことが示唆されている。本研究はこのDogi蛋白質の機能を明らかにすることを目指している。昨年度までの結果より、Dogi蛋白質が微小管およびモーター蛋白質の調節因子Gluedと複合体を形成し、細胞内輸送に関与することが明らかになっていた。本年度は、Dogi蛋白質がどの積荷蛋白質の輸送に影響を与えるかを検討し、初期エンドソームの局在に影響を与えることをショウジョウバエS2細胞、およびHeLa細胞、更にショウジョウバエ投射神経内において示した。初期エンドソームは神経膜表面にある細胞接着分子やシグナル分子の局在を制御することで、神経内でシグナルを的確に増幅し、軸索が周りの環境に応答し正しい標的へとターゲティングする過程に関与する。初期エンドソームの形成および成熟に影響を与える低分子量G蛋白質のRab5とDogiが投射神経において遺伝学的にも相互作用することにより、Dogiは初期エンドソームの成熟および局在に影響を与えることで軸索ターゲティングを制御していることが明らかとなった。本研究の成果は「第45回日本発生生物学会-第64回日本細胞生物学会(口頭発表)」を始めとした複数の学会・研究会で発表し、活発な議論を行った。

树突靶向是功能神经回路构建中的重要过程，但由于其形态的复杂性，尚未得到很好的分析。本研究旨在通过使用单一脑镶嵌分析方法对果蝇嗅觉系统“投射神经”进行可视化和基因操作，从而阐明树突靶向的分子机制。先前通过遗传镶嵌筛选获得的Dogi突变体在投射神经元的树突和轴突靶向方面表现出显着异常。致病性dogi基因编码的蛋白质的功能尚不清楚，但它在进化上高度保守，并被认为发挥着重要作用。本研究旨在阐明这种Dogi蛋白的功能。截至去年的结果显示，Dogi 蛋白与微管和运动蛋白调节剂 Glued 形成复合物，并参与细胞内运输。今年，我们研究了 Dogi 蛋白影响哪些货物蛋白，并表明它影响果蝇 S2 细胞、HeLa 细胞和果蝇投射神经中早期内体的定位。通过控制细胞粘附分子和信号分子在神经膜表面的定位，早期内体准确地放大神经内的信号，并参与轴突对周围环境做出反应并瞄准正确目标的过程。 Rab5 是一种影响早期内体形成和成熟的小 G 蛋白，它和 Dogi 在投射神经元中发生遗传相互作用，很明显它们控制着靶向。该研究成果在多个会议和研究会议上发表，包括第45届日本发育生物学会和第64届日本细胞生物学会（口头报告），并进行了积极的讨论。