神経回路形成に機能するシナプス前後細胞間認識の分子機構

突触前和突触前细胞间识别在神经回路形成中发挥作用的分子机制

基本信息

批准号：
09J08033
负责人：
杉江淳
金额：
$ 0.9万
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：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J08033/
关键词：
Drosophila Cell adhesion Hibris 神経発生ショウジョウバエ nephrin NEPH1ホモログ細胞接着

项目摘要

脳の高次機能を司る中枢神経系は複雑かつ精密な神経回路から成る。神経回路が形成されるためには、その基本単位であるシナプス前神経細胞とシナプス後神経細胞が正確な場所と時期にマッチングする必要がある。しかし、シナプス前後細胞が決められた場所でお互いを認識し、正しく結合していく分子機構について未知な点を多く残す。この問題を解明するために、ショウジョウバエの一次視覚系神経節であるラミナの形成に着目した。ラミナは、主に視神経軸索(シナプス前)とラミナ神経細胞(シナプス後)から構成され、規則正しい構造を持つ神経節である。本研究では、ラミナ神経細胞が視神経軸索に会合する過程において働く実行因子を特定し、正確な神経ネットワークを構築する分子メカニズムを解明することを目的とした。そのために、シナプス前後細胞が相互認識できない変異体を用いてマイクロアレイによる網羅的なスクリーニングを行った。スクリーニングと解析の結果、脊椎動物のNephrinホモログである細胞接着因子、Hibris (Hbs)がラミナ神経細胞で機能することが明らかになった。ラミナ神経細胞で発現する細胞接着因子Hbsは、視神経軸索で発現するパートナー分子と結合する事で働いていると考えられた。Hbsのパートナー分子探索の結果、視神経で働く因子としてNEPH1ホモログであるRoughest (Rst)を同定した。本研究から、ショウジョウバエの視覚系中枢において、シナプス前後細胞の正確な位置関係が形成される際の細胞間コミュニケーションにNephrin/NEPH1ホモログの細胞接着が関与する事が示された。この成果は、脊椎動物の神経中枢におけるシナプス前後神経細胞間認識のさらなる理解に繋がる可能性がある。

控制大脑高级功能的中枢神经系统由复杂而精确的神经回路组成。为了形成神经回路，其基本单元（突触前神经元和突触后神经元）必须在精确的位置和时间上匹配。然而，关于突触前和突触前细胞在特定位置相互识别并正确连接的分子机制，仍然有很多未知之处。为了解决这个问题，我们重点研究了果蝇的主要视觉系统神经节——椎板的形成。椎板是结构规则的神经节，主要由视神经轴突（突触前）和椎板神经元（突触后）组成。在本研究中，我们的目的是确定在层神经元与视神经轴突关联过程中起作用的执行因素，并阐明构建精确神经网络的分子机制。为此，我们使用突触前细胞和突触前细胞不能相互识别的突变体进行了全面的微阵列筛选。筛选和分析表明，细胞粘附因子 Hibris (Hbs)（脊椎动物 Nephrin 同源物）在层神经元中发挥作用。人们认为在层神经元中表达的细胞粘附因子 Hbs 通过与在视神经轴突中表达的伙伴分子结合来发挥作用。通过寻找 Hbs 的伙伴分子，我们确定了 Roughest (Rst)（NEPH1 同源物）是作用于视神经的因子。这项研究表明，Nephrin/NEPH1 同源物的细胞粘附参与了果蝇视觉系统中心突触前细胞和突触前细胞之间精确位置关系形成过程中的细胞间通讯。这一结果可能有助于进一步了解脊椎动物神经中枢突触前和突触前神经元之间的识别。