神経突起伸展におけるカルシウム/Rhoシグナルのクロストーク

神经突生长中的钙/Rho信号串扰

• 批准号: 11J05469
• 负责人: 上條 諭志
• 金额: $ 1.22万
• 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: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J05469/
• 关键词: 突起伸展; カルシウム; CaMキナーゼ; 神経発生; Rho-family GTPase; Rho; 神経突起; FRET; CaMK

神経細胞の突起伸展は機能的な神経結合を生むために必須な過程であり、その機構を解明することは、神経回路の構築原理の理解にとって非常に重要である。発生期神経細胞において神経突起内部でのカルシウムの上昇が細胞骨格の編成に関わっていることが示唆されており、当研究室は過去に発生期神経細胞の突起伸展のフェーズにおいて、カルシウム上昇の下流で活性化されるCaMKIと呼ばれるキナーゼ群がサブタイプ特異的に軸索、および樹状突起の伸長制御をしていることを見出している。本研究ではこれを基盤に発生期神経細胞におけるカルシウム上昇の意義を解明しようと試み、昨年度までに発生期神経細胞のカルシウム上昇に関する新たな知見を得ていた。平成25年度は前年度までの知見をもとに、以下の目標を定めて研究を遂行した。①発生期神経細胞でのカルシウム上昇パターンの計測および解析、②カルシウム上昇の起源の同定、③細胞間カルシウム濃度比較、の計三点である。以下、各項目について概述する。①発生期神経細胞でのカルシウム上昇パターンの計測および解析新規カルシウムプローブにより、発生期神経細胞の突起内部でのカルシウム上昇パターンの定量的計測に成功した。詳細な解析によりカルシウムの上昇振幅の最大値、積算値の両方において、軸索の方が樹状突起よりも大きいことが明らかになった。また、時空間的パターンを考慮した解析により、自発的カルシウム上昇に時間的な履歴による制御が存在する可能性を見出した。②カルシウム上昇の起源の同定カルシウム上昇の起源を同定するために薬理実験を行い、ターゲット分子の候補を得た。その分子の阻害剤を働かせるとほとんどのカルシウム上昇が消失すること、また阻害剤非感受性の変異体を外来性に発現させると、阻害剤存在下においてもカルシウム上昇が回復することを見出した。③細胞間カルシウム濃度比較細胞間のカルシウム濃度の比較に応用可能なコンストラクトを作成し、発生期神経細胞において、細胞間で細胞内カルシウム濃度が異なることを見出した。また、このカルシウム濃度が②で見出した分子により制御されることを示した。

神经元突出是产生功能性神经连接的重要过程，阐明这些过程的机制对于理解神经回路构建的原理极为重要。有人提出，在神经元中神经元中的钙升高参与了细胞骨架的组织，我们的实验室先前发现，在新生神经元突起的阶段，一组称为CAMKIS的激酶，称为CAMKIS，这些激酶是钙的下游钙的钙升高和树木的激活，并在subtypepepepepepepepepepepepepepepepepepecepecepeciper上进行了调节。这项研究试图阐明基于此的钙升高的显着性，而去年，新知识已经洞悉了新生神经元的钙升高。 2013年，我们根据上一年的发现进行了研究，并设定了以下目标。有三个点：1）对新生神经元中钙高度模式的测量和分析，2）鉴定钙升高的起源，3）比较细胞间钙浓度。以下是对每个项目的一般描述。 1）使用一种新型钙探针测量和分析了新生神经元中钙升高模式，我们成功地定量测量了新生神经元突起内的钙升高模式。详细的分析表明，在最大钙升高和综合钙振幅中，轴突大于树突。此外，通过分析时空模式，我们发现自发性钙升高可以通过时间史控制的可能性。 2）鉴定钙升高的起源以识别钙升高的起源，进行了药理学实验以获得候选靶标分子。发现当使用分子的抑制剂时，大多数钙升高消失，并且当对抑制剂不敏感的突变体被表达外来时，即使在存在抑制剂的情况下，钙升高也会恢复。 ③对细胞间钙浓度的比较我们创建了一种构建体，该构建体可用于比较细胞之间的钙浓度，并发现细胞内钙浓度在潜在神经元中的细胞之间有所不同。这也表明该钙浓度受②中的分子控制。