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。

神经元过程延伸是创建功能性神经连接的重要过程，阐明这一机制对于理解神经回路构建原理极其重要。有人认为，新生神经元神经突内钙的增加与细胞骨架的组织有关。我们发现，一组称为 CaMKI 的激酶在人体内被激活，可调节轴突和树突的伸长。以特定于子类型的方式。基于此，本研究试图阐明新生神经元钙升高的意义，截至去年，获得了关于新生神经元钙升高的新发现。 2013年度，我们根据前一年的知识，开展了以下目标的研究。总共有三点：（1）发育中神经元钙增加模式的测量和分析，（2）钙增加来源的识别，以及（3）细胞间钙浓度的比较。下面将概述每个项目。 ①新生神经元中钙升高模式的测量和分析使用新的钙探针，我们成功地定量测量了新生神经元突起内的钙升高模式。详细分析表明，轴突中钙升高的最大幅度和积分值均大于树突。此外，通过分析时空模式，我们发现自发钙升高可能受时间历史控制。 ②钙升高根源的鉴定我们进行了药理实验来鉴定钙升高的根源，并获得了候选靶分子。我们发现，当应用该分子的抑制剂时，大部分钙升高消失，并且当外源表达抑制剂不敏感突变体时，即使存在抑制剂，钙升高也会恢复。 ③ 细胞间钙浓度的比较我们创建了一个可用于比较细胞间钙浓度的结构，并发现发育中神经元的细胞内钙浓度存在差异。我们还表明，这种钙浓度是由②中发现的分子控制的。