氏名

サカキバラ シンイチ

榊原 伸一

職名

教授 (https://researchmap.jp/read0151052)

所属

(人間科学部)

連絡先

メールアドレス

メールアドレス
sakakiba@waseda.jp

URL等

研究者番号
70337369

本属以外の学内所属

兼担

人間科学学術院(大学院人間科学研究科)

研究院(研究機関)/附属機関・学校(グローバルエデュケーションセンター)

学内研究所等

応用脳科学研究所

研究所員 2010年-

環境医科学研究所

研究所員 2016年-

学歴・学位

学位

博士(医学) 課程 東京大学 神経生理学・神経科学一般

所属学協会

北米神経科学会

日本神経科学会、日本神経化学会、日本解剖学会、日本分子生物学会、日本組織細胞化学会

研究分野

キーワード

神経解剖、神経幹細胞、ニューロン新生、グリア

科研費分類

医歯薬学 / 基礎医学 / 解剖学一般(含組織学・発生学)

総合生物 / 神経科学 / 神経生理学・神経科学一般

論文

Expression profile of the STAND protein Nwd1 in the developing and mature mouse central nervous system.

Yamada S, Sakakibara S

J Comp Neurol.査読有り2018年09月-2018年09月 

PubMedDOI

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概要:The orchestrated events required during brain development, as well as the maintenance of adult neuronal plasticity, highly depend on the accurate responses of neuronal cells to various cellular stress or environmental stimuli. Recent studies have defined a previously unrecognized, broad class of multidomain proteins, designated as signal transduction ATPases with numerous domains (STAND), which comprises a large number of proteins, including the apoptotic peptidase activating factor 1 (Apaf1) and nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors (NLRs), central players in cell death and innate immune responses, respectively. Although the involvement of STANDs in the central nervous system (CNS) has been postulated in terms of neuronal development and function, it remains largely unclear. Here, we identified Nwd1 (NACHT and WD repeat domain-containing protein 1), as a novel STAND protein, expressed in neural stem/progenitor cells (NSPCs). Structurally, Nwd1 was most analogous to the apoptosis regulator Apaf1, also involved in mitosis and axonal outgrowth regulation in the CNS. Using a specific antibody, we show that, during the embryonic and postnatal period, Nwd1 is expressed in nestin-positive NSPCs in vivo and in vitro, while postnatally it is found in terminally differentiated neurons and blood vessels. At the subcellular level, we demonstrate that Nwd1 is preferentially located in the cytosolic compartment of cultured NSPCs, partially overlapping with cytochrome c. These observations imply that Nwd1 might be involved in the neuronal lineage as a new STAND gene, including having a pro-apoptotic or nonapoptotic role, similar to Apaf1.

Synaptic localization of the SUMOylation-regulating protease SENP5 in the adult mouse brain

Akiyama, Hiroki; Nakadate, Kazuhiko; Sakakibara, Shin Ichi

Journal of Comparative Neurology526(6)p.990 - 10052018年04月-2018年04月 

DOIScopus

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ISSN:00219967

概要:© 2017 Wiley Periodicals, Inc. Covalent conjugation of small ubiquitin-like modifiers (SUMOs) or SUMOylation is a reversible post-translational modification that regulates the stability and function of target proteins. SUMOs are removed from substrate proteins by sentrin/SUMO-specific proteases (SENPs). Numerous studies have implicated SUMOylation in various physiological and pathological processes in neurons. To understand the functional roles of SUMOylation, it is necessary to determine the distribution of enzymes regulating SUMO conjugation and deconjugation; yet, the localization of SENPs has not been described in detail in intact brain tissue. Here, we report the distribution and subcellular localization of SENP3 and 5 in the adult murine brain. Immunohistochemical analyses revealed the ubiquitous distribution of both SENPs across different brain regions. Within individual cells, SENP3 was confined to the nucleus, consistent with the conventional view that SENPs regulate nuclear events. In contrast, SENP5 was detected in the neuropil but not in cell bodies. Moreover, strong SENP5 immunoreactivity was observed in regions with high numbers of synapses such as the cerebellar glomeruli, suggesting that SENP5 localizes to pre- and/or postsynaptic structures. We performed double immunolabeling in cultured neurons and found that SENP5 co-localized with pre- and post-synaptic markers, as well as a mitochondrial marker. Immunoelectron microscopy confirmed this finding and revealed that SENP5 was localized to presynaptic terminals, postsynaptic spines, and mitochondria in axon terminals. These findings advance the current understanding of the functional roles of SUMOylation in neurons, especially in synaptic regulation, and have implications for future therapeutic strategies in neurodegenerative disorders mediated by mitochondrial dysfunction.

Cytoskeletons in neuronal development

Hiroki Akiyama, Shin-ichi Sakakibara

The Journal of Physical Fitness and Sports Medicine査読有り5(2)p.1312016年-2016年

DOI

Expression profiles of inka2 in the murine nervous system

Iwasaki, Yumi;Yumoto, Takahito;Sakakibara, Shin-ichi

GENE EXPRESSION PATTERNS査読有り19(1-2)p.83 - 972015年-2015年

PubMedDOIScopusWoS

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掲載種別:研究論文(学術雑誌)ISSN:1567-133X

概要:© 2015 Elsevier B.V. All rights reserved. Dynamic rearrangement of the actin cytoskeleton impacts many cellular characteristics in both the developing and adult central nervous systems (CNS), including the migration and adhesion of highly motile neural progenitor cells, axon guidance of immature neurons, and reconstruction of synaptic structures in the adult brain. Inka1, a known regulator of actin cytoskeleton reconstruction, is predominantly expressed by the neural crest cell lineage and regulates the migration and differentiation of these cells. In the present study, we identified a novel gene, designated as inka2, which is related to inka1. Inka2/fam212b is an evolutionarily conserved gene found in different vertebrate species and constitutes a novel gene family together with inka1. Northern blot analysis showed that inka2 mRNA was highly enriched in the nervous system. The spatiotemporal propagation cell profiles of those cells that expressed inka2 transcripts were compatible with those of Olig2-positive oligodendrocyte progenitor cells, which originate in the ventral ventricular zone during embryogenesis. Intense expression of inka2 was also noted in the proliferative neuronal progenitors in the developing cerebellum. On the other hand, immature newborn neurons in the embryonic brain showed no expression of inka2, except for the cells residing in the marginal zone of the embryonic telencephalon, which is known to contain transient cells including the non-subplate pioneer neurons and Cajal-Retzius cells. As brain development proceeds during the postnatal stage, inka2 expression emerged in some populations of immature neurons, including the neocortical pyramidal neurons, hippocampal pyramidal neurons, and granule cells migrating in the cerebellar cortex. In the adult brain, the expression of inka2 was interestingly confined in terminally differentiated neurons in the restricted forebrain regions. Taken together, as a novel regulator of actin cytoskeletons in the CNS, inka2 may be involved in multiple actin-driven processes, including cell migration and establishment of neuronal polarity.

Spatiotemporal distribution of SUMOylation components during mouse brain development.

Hasegawa Yuta;Yoshida Daisuke;Nakamura Yuki;Sakakibara Shin-ichi

The Journal of comparative neurology査読有り522(13)p.3020 - 30362014年-2014年

PubMedDOIScopus

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掲載種別:研究論文(学術雑誌)ISSN:1096-9861

概要::Posttranslational modification of proteins might play an important role in brain cellular dynamics via the rapid turnover or functional change of critical proteins controlling neuronal differentiation or synaptic transmission. Small ubiquitin-like modifier protein (SUMO) is a family of ubiquitin-like small proteins that are covalently attached to target proteins to modify their function posttranslationally. Many cellular processes, such as transcription and protein trafficking, are regulated by SUMOylation, but its functional significance in the brain remains unclear. Although developmental regulation of SUMOylation levels in rat brain was recently demonstrated, no comparative immunohistochemical analysis of the cellular distribution profiles of SUMOylation components, including SUMO1, SUMO2/3, and Ubc9, has been undertaken so far. The present study used immunohistochemical and immunoblot analysis with the different developmental stages of mice and demonstrated the developmentally regulated distribution of SUMO1, SUMO2/3, and Ubc9 in the brain. During embryonic development, SUMOylation by SUMO1 and SUMO2/3 occurred in the nucleoplasm of nestin-positive neural stem cells. Although the total amount of SUMO-modified proteins decreased during postnatal brain development, intense and persistent accumulation of SUMO2/3 was detected throughout life in neural progenitor populations in neurogenic regions, including the subventricular zone and the hippocampal subgranular zone. In contrast, many neurons in the adult brain accumulated SUMO1 rather than SUMO2/3. Heavy immunoreactivity of SUMO1 was found in large projection neurons in the brainstem, whereas SUMO2/3 was almost absent from these areas. This heterogeneous distribution implies that both proteins play a specific and unique role in the brain.

Mutations in CKAP2L, the Human Homo log of the Mouse Radmis Gene, Cause Filippi Syndrome

Hussain, Muhammad Sajid;Battaglia, Agatino;Szczepanski, Sandra;Kaygusuz, Emrah;Toliat, Mohammad Reza;Sakakibara, Shin-ichi;Altmueller, Janine;Thiele, Holger;Nuernberg, Gudrun;Moosa, Shahida;Yigit, Goekhan;Beleggia, Filippo;Tinschert, Sigrid;Clayton-Smith, Jill;Vasudevan, Pradeep;Urquhart, Jill E.;Donnai, Dian;Fryer, Alan;Percin, Ferda;Brancati, Francesco;Dobbie, Angus;Smigiel, Robert;Gillessen-Kaesbach, Gabriele;Wollnik, Bernd;Noegel, Angelika Anna;Newman, William G.;Nuernberg, Peter

AMERICAN JOURNAL OF HUMAN GENETICS査読有り95(5)p.622 - 6322014年-2014年

DOIWoS

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掲載種別:研究論文(学術雑誌)ISSN:0002-9297

Radmis, a Novel Mitotic Spindle Protein that Functions in Cell Division of Neural Progenitors

Yumoto, Takahito;Nakadate, Kazuhiko;Nakamura, Yuki;Sugitani, Yoshinobu;Sugitani-Yoshida, Reiko;Ueda, Shuichi;Sakakibara, Shin-ichi

PLOS ONE査読有り8(11)p.e798952013年-2013年

PubMedDOIScopusWoS

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掲載種別:研究論文(学術雑誌)ISSN:1932-6203

概要::Developmental dynamics of neural stem/progenitor cells (NSPCs) are crucial for embryonic and adult neurogenesis, but its regulatory factors are not fully understood. By differential subtractive screening with NSPCs versus their differentiated progenies, we identified the radmis (radial fiber and mitotic spindle)/ckap2l gene, a novel microtubule-associated protein (MAP) enriched in NSPCs. Radmis is a putative substrate for the E3-ubiquitin ligase, anaphase promoting complex/cyclosome (APC/C), and is degraded via the KEN box. Radmis was highly expressed in regions of active neurogenesis throughout life, and its distribution was dynamically regulated during NSPC division. In embryonic and perinatal brains, radmis localized to bipolar mitotic spindles and radial fibers (basal processes) of dividing NSPCs. As central nervous system development proceeded, radmis expression was lost in most brain regions, except for several neurogenic regions. In adult brain, radmis expression persisted in the mitotic spindles of both slowly-dividing stem cells and rapid amplifying progenitors. Overexpression of radmis in vitro induced hyper-stabilization of microtubules, severe defects in mitotic spindle formation, and mitotic arrest. In vivo gain-of-function using in utero electroporation revealed that radmis directed a reduction in NSPC proliferation and a concomitant increase in cell cycle exit, causing a reduction in the Tbr2-positive basal progenitor population and shrinkage of the embryonic subventricular zone. Besides, radmis loss-of-function by shRNAs induced the multipolar mitotic spindle structure, accompanied with the catastrophe of chromosome segregation including the long chromosome bridge between two separating daughter nuclei. These findings uncover the indispensable role of radmis in mitotic spindle formation and cell-cycle progression of NSPCs.

S2-02 哺乳類中枢神経発生過程に機能する新規遺伝子群の同定(S2 神経系の発生・分化の分子細胞化学,シンポジウム,第54回日本組織細胞化学会総会・学術集会)

榊原 伸一

日本組織細胞化学会総会プログラムおよび抄録集(54)2013年-2013年

CiNii

Neuroprotective effects of melatonin on the nigrostriatal dopamine system in the zitter rat

Hashimoto, Ken-ichi;Ueda, Shuichi;Ehara, Ayuka;Sakakibara, Shin-ichi;Yoshimoto, Kanji;Hirata, Koichi

NEUROSCIENCE LETTERS査読有り506(1)p.79 - 832012年-2012年

PubMedDOIScopusWoS

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掲載種別:研究論文(学術雑誌)ISSN:0304-3940

概要:Melatonin has ubiquitous actions, both as a direct free-radical scavenger and as an indirect anti-oxidant. The present study examined in vivo neuroprotective effects of melatonin on the nigrostriatal dopaminergic system in zitter (zi/. zi) rat, which displays abnormal metabolism of superoxide leading to age-related degeneration of the dopaminergic system. For up to 9 months after weaning, zi/. zi rats had ad libitum access to drinking water containing melatonin. Chronic treatment with melatonin attenuated the decreases of dopamine and its metabolite in zi/. zi rat caudate-putamen (CPU). Immunohistochemistry for tyrosine hydroxylase (TH) was consistent with neurochemical data in the CPU and demonstrated substantial sparing of the reduction of TH-immunoreactive neurons in the substantia nigra pars compacta. Quantitative polymerase chain reaction (qPCR) was performed to analyze mRNA expressions of pro-inflammatory cytokines (IL-1β and TNF-α) and the anti-oxidant enzymes (catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD) 1 and 2, and glutathione peroxidase (GPx1)) in the striatum and midbrain in order to examine the neuroprotective effect of melatonin. IL-1β and TNF-α mRNA expressions were significantly increased in both areas of 3-month-old zi/. zi rats, whereas there was a significant decrease in CAT mRNA expression in the striatum of 6-month-old zi/. zi rat as compared to age-matched controls. With the exception of the high TNF-α mRNA expression in 3-month-old zi/. zi midbrains, chronic treatment of melatonin attenuated expressional changes of IL-1β, CAT, SOD1, and GPx1. These results suggest that besides its direct scavenger effects, chronic melatonin treatment provides a neuroprotective effect against dopaminergic degeneration by suppressing pro-inflammatory cytokines and up-regulating anti-oxidant enzyme expression. © 2011.

Neural RNA-Binding Protein Musashi1 Controls Midline Crossing of Precerebellar Neurons through Posttranscriptional Regulation of Robo3/Rig-1 Expression

Kuwako, Ken ichiro; Kuwako, Ken ichiro; Kakumoto, Kyoko; Imai, Takao; Igarashi, Mana; Hamakubo, Takao; Sakakibara, Shin ichi; Tessier-Lavigne, Marc; Okano, Hirotaka James; Okano, Hideyuki

Neuron査読有り67(3)p.407 - 4212010年08月-2010年08月 

PubMedDOIScopus

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掲載種別:研究論文(学術雑誌)ISSN:08966273

概要:Precisely regulated spatiotemporal gene expression is essential for the establishment of neural circuits. In contrast to the increasing evidence for transcriptional regulation of axon guidance cues and receptors, the role of posttranscriptional regulation in axon guidance, especially in vivo, remains poorly characterized. Here, we demonstrate that the expression of Slit receptor Robo3/Rig-1, which plays crucial roles in axonal midline crossing, is regulated by a neural RNA-binding protein Musashi1 (Msi1). Msi1 binds to Robo3 mRNA through RNA recognition motifs and increases the protein level of Robo3 without affecting its mRNA level. In Msi1-deficient precerebellar neurons, Robo3 protein, but not its mRNA, is dramatically reduced. Moreover, similar to defects in Robo3-deficient mice, axonal midline crossing and neuronal migration of precerebellar neurons are severely impaired in Msi1-deficient mice. Together, these findings indicate that Msi1-mediated posttranscriptional regulation of Robo3 controls midline crossing of precerebellar neurons. © 2010 Elsevier Inc.

Improved learning in microencephalic rats

Ueda S, Yoshimoto K, Kadowaki T, Hirata K, Sakakibara S.

Congenit Anom (Kyoto)査読有り50(1)p.58 - 632010年03月-

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掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Regeneration of 5-HT fibers in hippocampal heterotopia of methylazoxymethanol-induced micrencephalic rats after neonatal 5,7-DHT injection

Nakamura, T. Kadowaki, S. Sakakibara, K. Yoshimoto, K. Hirata, and S. Ueda

Anat. Sci. Int.査読有り85(1)p.38 - 452010年03月-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Touch and pain receptive network formation with RNA binding protein Musashi2 and Pleiotrophin

Okano, Hideyuki;Sakakibara, Shin-ichi;Furue, Hidemasa;Yoshimura, Megumu;Okano, Hirotaka J.;Shibata, Shinsuke

NEUROSCIENCE RESEARCH68p.E161 - E1612010年-2010年

DOIWoS

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ISSN:0168-0102

Attractin/mahogany protein expression in the rodent central nervous system

K. Nakadate, S. Sakakibara, and S. Ueda

J. Comp. Neurol.査読有り508p.94 - 1112008年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Chronic treatment with melatonin attenuates serotonergic degeneration in the striatum and olfactory tubercle of zitter mutant rats

S. Ueda, S. Sakakibara, T. Kadowaki, T. Naitoh, K. Hirata, K. Yoshimoto

Neurosci. Lett.査読有り448p.212 - 2162008年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Developmental and spatial expression pattern of alpha-taxilin in the rat central nervous system

S. Sakakibara, K. Nakadate, S. Tanaka-Nakadate, K. Yoshida, S. Nogami, H. Shirataki, and S. Ueda

J. Comp. Neurol.査読有り511p.65 - 802008年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Non-cell autonomous impairment of oligodendrocyte differentiation precedes CNS degeneration in the Zitter rat: implications of macrophage/microglial activation in the pathogenesis

S. Sakakibara, K. Nakadate, S. Ookawara, and S. Ueda

BMC Neurosci.査読有り9(35)2008年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Expression of Iba1 protein in microglial cells of zitter mutant rat

T. Kadowaki, K. Nakadate, S. Sakakibara, K. Hirata, and S. Ueda

Neurosci. Lett.査読有り411p.26 - 312007年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Progressive dopaminergic neurodegeneration of substantia nigra in the zitter mutant rat

K. Nakadate, T. Noda, S. Sakakibara, K. Kumamoto, T. Matsuura, J. N. Joyce, and S. Ueda

Acta. Neuropathol.査読有り112p.64 - 732006年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Degeneration of dopaminergic neurons in the substantia nigra of zitter mutant rat and protection by chronic intake of Vitamin E

S. Ueda, S. Sakakibara, K. Nakadate, T. Noda, M. Shinoda, and J. N. Joyce

Neurosci. Lett.査読有り380p.252 - 2562005年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Effect of long-lasting serotonin depletion on environmental enrichment-induced neurogenesis in adult rat hippocampus and spatial learning

S. Ueda, S. Sakakibara, and K. Yoshimoto

Neuroscience査読有り135p.395 - 4022005年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

The RNA-binding protein HuD regulates neuronal cell identity and maturation

W. Akamatsu, H. Fujihara, T. Mitsuhashi, M. Yano, S. Shibata, Y. Hayakawa, H. J. Okano, S. Sakakibara, H. Takano, T. Takano, T. Takahashi, T. Noda, and H. Okano

Proc. Natl. Acad. Sci. U S A.査読有り102p.4625 - 46302005年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Loss of D3 receptors in the zitter mutant rat is not reversed by L-dopa treatment

J. N. Joyce, T. C. Der, L. Renish, T. Osredkar, D. Hagner, M. Reploge, S. Sakakibara, and S. Ueda

Exp. Neurol.査読有り187p.178 - 1892004年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Identification of a putative intestinal stem cell and early lineage marker; musashi-1

C. S. Potten, C. Booth, G. L. Tudor, D. Booth, G. Brady, P. Hurley, G. Ashton, R. Clarke, S. Sakakibara, and H. Okano

Differentiation査読有り71p.28 - 412003年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Thyroid hormone-upregulated expression of Musashi-1 is specific for progenitor cells of the adult epithelium during amphibian gastrointestinal remodeling

Ishizuya-Oka, K. Shimizu, S. Sakakibara, H. Okano, and S. Ueda

J. Cell Sci.査読有り116p.3157 - 31642003年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

RNA binding protein musashi1 is expressed in sertoli cells in the rat testis from fetal life to adulthood

P. T. Saunders, S. M. Maguire, S. Macpherson, M. C. Fenelon, S. Sakakibara, and H. Okano

Biol. Reprod.査読有り66p.500 - 5072002年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

RNA-binding protein Musashi family, Roles for CNS stem cells and a subpopulation of ependymal cells revealed by targeted disruption and antisense ablation

S. Sakakibara, Y. Nakamura, T. Yoshida, T. Shibata, M. Koike, H. Takano, S. Ueda, Y. Uchiyama, T. Noda, and H. Okano

Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.査読有り99p.15194 - 151992002年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Activation of murine cytomegalovirus immediate-early promoter in cerebral ventricular zone and glial progenitor cells in transgenic mice

R. Y. Li, S. Baba, I. Kosugi, Y. Arai, H. Kawasaki, Y. Shinmura, S. Sakakibara, H. Okano, and Y. Tsutsui

Glia査読有り35p.41 - 522001年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Expression of mouse igf2 mRNA-binding protein 3 and its implications for the developing central nervous system

Y. Mori, S. Sakakibara, T. Imai, Y. Nkamura, T. Iijima, A. Suzuki, Y. Yuasa, M. Takeda, and H. Okano

J. Neurosci. Res.査読有り64p.132 - 1432001年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Musashi1, an evolutionarily conserved neural RNA-binding protein, is a versatile marker of human glioma cells in determining their cellular origin, malignancy, and proliferative activity

Y. Kanemura, K. Mori, S. Sakakibara, H. Fujikawa, H. Hayashi, A. Nakano, T. Matsumoto, K. Tamura, T. Imai, T. Ohnishi, S. Fushiki, Y. Nakamura, M. Yamazaki, H. Okano, and N. Arita

Differentiation査読有り68p.141 - 1522001年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

RNA-binding protein Musashi2: Developmentally regulated expression in neural precursor cells and subpopulations of neurons in mammalian CNS

S. Sakakibara, Y. Nakamura, H. Satoh, and H. Okano

J. Neurosci.査読有り21p.8091 - 81072001年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Musashi1: an evolutionally conserved marker for CNS progenitor cells including neural stem cells

Y. Kaneko, S. Sakakibara, T. Imai, A. Suzuki, Y. Nakamura, K. Sawamoto, Y. Ogawa, Y. Toyama, T. Miyata, and H. Okano

Dev. Neurosci.査読有り22p.138 - 1522000年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

The bHLH gene Hes1 as a repressor of the neuronal commitment of CNS stem cells

Y. Nakamura, S. Sakakibara, T. Miyata, M. Ogawa, T. Shimazaki, S. Weiss, R. Kageyama, and H. Okano

J. Neurosci.査読有り20p.283 - 2932000年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Mammalian ELAV-like neuronal RNA-binding proteins HuB and HuC promote neuronal development in both the central and the peripheral nervous systems

W. Akamatsu, H. J. Okano, N. Osumi, T. Inoue, S. Nakamura, S. Sakakibara, M. Miura, N. Matsuo, R. B. Darnell, and H. Okano

Proc. Natl. Acad. Sci. USA査読有り96p.9885 - 98901999年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Structure, backbone dynamics and interactions with RNA of the C-terminal RNA-binding domain of a mouse neural RNA-binding protein, Musashi1

T. Nagata, R. Kanno, Y. Kurihara, S. Uesugi, T. Imai, S. Sakakibara, H. Okano, and M. Katahira

J. Mol. Biol.査読有り287p.315 - 3301999年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Fibroblast growth factor-2/brain-derived neurotrophic factor-associated maturation of new neurons generated from adult human subependymal cells

D. W. Pincus, H. M. Keyoung, C. Harrison-Restelli, R. R. Goodman, R. A. Fraser, M. Edgar, S. Sakakibara S, H. Okano, M. Nedergaard, and S. A. Goldman

Ann. Neurol.査読有り43p.576 - 5851998年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

The human Musashi homolog 1 (MSI1) gene encoding the homologue of Musashi/Nrp-1, a neural RNA-binding protein putatively expressed in CNS stem cells and neural progenitor cells

P. Good, A. Yoda, S. Sakakibara, A. Yamamoto, T. Imai, H. Sawa, T. Ikeuchi, S. Tsuji, H. Satoh, and H. Okano

Genomics査読有り52p.382 - 3841998年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Expression of neural RNA-binding proteins in the postnatal CNS: implications of their roles in neuronal and glial cell development

S. Sakakibara, and H. Okano

J. Neurosci.査読有り17p.8300 - 83121997年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Structural properties and RNA-binding activities of two RNA recognition motifs of a mouse neural RNA-binding protein, mouse-Musashi-1

Y. Kurihara, T. Nagata, T. Imai, A. Hiwatashi, M. Horiuchi, S. Sakakibara, M. Katahira, H. Okano, and S. Uesugi

Gene査読有り186p.21 - 271997年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Ataxia and epileptic seizures in mice lacking type 1 inositol 1,4,5-trisphosphate receptor

M. Matsumoto, T. Nakagawa, T. Inoue, E. Nagata, K. Tanaka, H. Takano, O. Minowa, J. Kuno, S. Sakakibara, M. Yamada, H. Yoneshima, A. Miyawaki, Y. Fukuuchi, T. Furuichi, H. Okano, K. Mikoshiba, and T. Noda

Nature査読有り379p.168 - 1711996年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Mouse-Musashi-1, a neural RNA-binding protein highly enriched in the mammalian CNS stem cell

S. Sakakibara, T. Imai, K. Hamaguchi, M. Okabe, J. Aruga, K. Nakajima, D. Yasutomi,T. Nagata, Y. Kurihara, S. Uesugi, T. Miyata, M. Ogawa, K. Mikoshiba, and H. Okano

Dev. Biol.査読有り176p.230 - 2421996年-

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

外部研究資金

科学研究費採択状況

研究種別:

神経前駆細胞の形態・移動を制御する新規分子群の機能解明

2014年-0月-2017年-0月

配分額:¥5070000

研究種別:

SUMO化によるパーキンソン病関連転写因子の機能制御の解析

2012年-0月-2015年-0月

配分額:¥5330000

研究種別:

中枢神経系幹細胞特異的遺伝子の機能解析

配分額:¥4550000

研究種別:

成体脳における神経幹細胞特異的遺伝子の同定と機能解析

配分額:¥3640000

研究種別:

脳発達臨界期における修飾物質と環境による回路形成および行動の制御

配分額:¥3400000

研究種別:

眼優位可塑的変化における一次視覚野IV層内シナプスのコネクトミクス解析

2014年-0月-2017年-0月

配分額:¥5070000

研究種別:

神経変性疾患に関与する転写因子のSUMO化による機能変換の解析

2015年-0月-2018年-0月

配分額:¥4940000

研究種別:

樹状突起スパインの形成・安定性を担う新たなアクチン骨格制御機構の解明

2019年-0月-2022年-0月

配分額:¥4290000

学内研究制度

特定課題研究

神経幹細胞に発現する遺伝子群の同定と機能解析

2010年度

研究成果概要: ヒトを含め哺乳動物の成体脳には、多分化能や自己複製能を特徴とする神経幹細胞が限られた部位に存在し続ける事が報告されている。しかし神経幹細胞の脳内での分布や、幹細胞を維持するための遺伝子発現の制御機構については依然不明な点が多い。... ヒトを含め哺乳動物の成体脳には、多分化能や自己複製能を特徴とする神経幹細胞が限られた部位に存在し続ける事が報告されている。しかし神経幹細胞の脳内での分布や、幹細胞を維持するための遺伝子発現の制御機構については依然不明な点が多い。我々は神経幹細胞に強く発現する新規遺伝子群を同定し、その発現部位、機能を明らかにすることにより神経幹細胞の維持、制御機構の解明を目指している。 本特定課題研究では、我々が既に単離同定している神経幹細胞に発現する遺伝子群について解析を進めた。MB14およびME55遺伝子はNotchシグナル関連分子に弱い相同性を示し、SD35は細胞周期にブレーキをかけるタンパク質との弱い相同性が認められた。またMG49遺伝子は糖鎖転移酵素の活性中心と類似のドメインを持つ新規タンパク質であった。in situ hybridization解析により、MB14、ME55 mRNA発現は胎生期の脳室周囲層、および生後や成体脳の側脳室の脳室下層といった神経幹細胞が局在すると考えられる部位での発現が認められた。また解析が先行しているradmis遺伝子については、神経幹細胞の放射状細胞突起と分裂期紡錘体微小管に一過性に局在し、分裂後は速やかに後期促進複合体APC/Cdh1によるユビキチン化を受けてタンパクが分解され、幹細胞内から除去される可能性が示された。実際の個体レベルでのradmis遺伝子の機能を検討するため、ユビキチン化を受けないよう改変した変異型radmis遺伝子を作製し、子宮内電気穿孔法によりマウス胎児の脳室内へ遺伝子導入を行った。その結果、radmis遺伝子を強制発現した神経幹細胞では分裂の亢進と細胞移動の異常が起きる事が明らかとなった。以上のデータからradmisが神経幹細胞の分裂制御に重要な働きを持つことが示唆された。

中枢神経系発生におけるタンパク質の脱SUMO化の役割

2011年度

研究成果概要:哺乳動物の脳が形成されるプロセスにおいては、多数の神経幹細胞・前駆細胞が速い細胞周期で同期的に増殖する過程と並行して、幹細胞は適切な時期に適切なタイプのニューロンを適切な数だけ産生する。このようなダイナミックで精巧な細胞分化のプロ...哺乳動物の脳が形成されるプロセスにおいては、多数の神経幹細胞・前駆細胞が速い細胞周期で同期的に増殖する過程と並行して、幹細胞は適切な時期に適切なタイプのニューロンを適切な数だけ産生する。このようなダイナミックで精巧な細胞分化のプロセスを遂行するためには、神経幹細胞で起きる転写レベルでの遺伝子発現調節に加えて、タンパク質の翻訳後修飾が重要な役割を担っていると考えられる。SUMO(Small Ubiquitin-related Modifier)は標的タンパク質との結合によりその機能を修飾する事で、細胞周期進行、核-細胞質輸送、転写調節など多岐の生命現象に関わっている事が報告されている。哺乳類SUMOには3種類のアイソフォームSUMO-1, -2, -3が存在し、SUMO-2とSUMO-3は非常に高い相同性(95%)を示すサブグループを形成し、SUMO-1とは機能的相違が示唆されている。一方、タンパク質からSUMOを切り離す脱SUMO化反応はSUMO特異的プロテアーゼ(SENP)により行われる。これまでに6つの異なるファミリー遺伝子SENP-1,- 2, -3, -5, -6, -7が発見されているが、その生理的役割は明確でない。哺乳類の神経分化におけるSUMO化・脱SUMO化の役割を解明することを目的としてSUMO-1、SUMO-2/3、およびSENP-2, -3, -5, -7の各タンパク質の発現パターンをマウス脳の発生過程を追って詳細に解析した。その結果、胎児期では脳室周囲に位置する神経前駆細胞および幼弱なニューロンにSUMO-2/3の発現が認められた。神経前駆細胞でのSUMO-2/3発現は出生後も維持され、成体では側脳室周囲の脳室下帯SVZに存在する神経幹細胞・前駆細胞に強い発現があった。一方、分化したニューロンではSUMO-2/3は急速に発現が消失する。また神経前駆細胞内ではSUMO-1発現は低レベルであることが示された。脱SUMO化酵素群で脳での発現が認められたのはSENP3とSENP5であるが、SENP3は前駆細胞を含めユビキタスに発現しているのに対し、SENP5は胎児期の神経前駆細胞と幼弱ニューロンで発現するが、生後になり神経発生が進むと前駆細胞での発現が消失し、ニューロンの樹状突起、特にシナプスpost側にのみ発現が局在するようになる。以上の結果から、胎児期から成体に至るまで前駆細胞の維持に未知の標的タンパク質(群)のSUMO-2/3によるSUMO化の関与が予想された。

成体脳で神経幹細胞が維持されるための分子基盤の解明

2011年度

研究成果概要:哺乳動物の神経幹細胞は発生期においては神経上皮と呼ばれる脳原基の中で,特有のapicalとbasal面の極性を持つ放射状上皮様細胞の形態で存在し,特有の核の上下運動をしながら,速い速度で自己複製的分裂とニューロン,グリア細胞産生を...哺乳動物の神経幹細胞は発生期においては神経上皮と呼ばれる脳原基の中で,特有のapicalとbasal面の極性を持つ放射状上皮様細胞の形態で存在し,特有の核の上下運動をしながら,速い速度で自己複製的分裂とニューロン,グリア細胞産生を伴う分裂を行う。大部分の神経幹細胞はニューロンの産生を終える時期に消失するが,一部は生涯に渡って海馬歯状回や側脳室,第3脳室周囲の脳室下帯(SVZ)に残り,新たなニューロンを生み出し続けることで,大人になった後のある種の記憶消去や自律神経機能調節などにも関係している事が示唆されている。我々はマウス胎児および成体SVZを用いたsuppression PCR-subtraction法により胎児期・成体脳の神経幹細胞にニューロン新生が起きる部位に発現する6個の新規遺伝子(radmis,MG46,MB14,MB61,SD35,ME55)を同定した。radmis (radial fiber associated mitotic spindle protein) は特徴的なモチーフ構造を持たず,機能的に未知の遺伝子である。radmisは胎児期の脳室周囲のventricular zone (VZ) および成体脳の側脳室周囲 SVZに少数存在するtype-B 細胞神経幹細胞の放射状細胞突起と分裂の時に一過性に現われる分裂紡錘体に局在することを明らかとした。radmisタンパクは神経幹細胞の分裂後は速やかにユビキチン化を受けて分解され,幹細胞内から除去されることが示された。そこでユビキチン化を受けないよう改変した変異型radmis遺伝子を作製し,子宮内電気穿孔法を用いてマウス胎児脳に遺伝子導入すると,脳室周囲で神経前駆細胞の分裂の亢進が起きた。現在、胎児脳室においてradmis shRNAによる機能抑制を行い、radmisの神経幹細胞分裂過程での機能をより詳細に解析している。一方,MG46遺伝子はapical側細胞膜への局在化シグナルを持ち,EGFPとの融合タンパク質の培養細胞での強制発現の結果から,その産物は神経幹細胞の放射状形態が形成される際,一部の細胞膜直下に限局して発現する事が判明した。神経幹細胞の細胞形態の維持や極性の形成にMG49が関わっている可能性を検討するため、子宮内電気穿孔法によるマウス胎児脳でのMG49遺伝子導入を行っている。その結果,MG49発現細胞の形態以上が示唆された。現在さらにMG49タンパクの局在を検討するため、特異的抗体を作製中である。

神経発生過程におけるタンパク質SUMO化の役割

2012年度

研究成果概要:中枢神経系の幹細胞(前駆細胞)は発生期から成体脳に至るまで存在し、そのニューロン産生頻度・細胞周期は、発生段階や外部環境などに依存してダイナミックに制御されている。しかし、この迅速な幹細胞の機能調節機構には不明な点も多い。我々は神...中枢神経系の幹細胞(前駆細胞)は発生期から成体脳に至るまで存在し、そのニューロン産生頻度・細胞周期は、発生段階や外部環境などに依存してダイナミックに制御されている。しかし、この迅速な幹細胞の機能調節機構には不明な点も多い。我々は神経幹細胞の維持機構において、SUMO化・脱SUMO化によるタンパク分子(群)の拮抗的で動的な翻訳後修飾が重要な役割を担っていると推定している。SUMO(Small Ubiquitin-related Modifier)は標的タンパク質との結合によりその機能を修飾する事で、細胞周期進行、核-細胞質輸送、転写調節など多岐の生命現象に関わっている事が報告されている。哺乳類SUMOには3種類のアイソフォームSUMO-1, -2, -3が存在し、SUMO-2とSUMO-3は非常に高い相同性(95%)を示すサブグループを形成し、SUMO-1とは機能的相違が示唆されている。哺乳類の神経分化におけるSUMO化・脱SUMO化の役割を解明することを目的としてSUMO-1、SUMO-2/3、およびSUMO化酵素のひとつであるUBC9の発現パターンをマウス脳の発生過程を追って詳細に解析した結果、神経前駆細胞においてはSUMO-2/3によるSUMO化が豊富に起きていることが示された。一方、分化したニューロンではSUMO-2/3化のレベルが急速に低下することから、神経前駆細胞の維持に標的タンパク質のSUMO-2/3によるSUMO化の関与が予想された。そこで神経系前駆細胞でSUMO-2/3化されている標的タンパク質を同定するために、成体脳のSVZ領域を剖出しタンパク質を抽出し、SIMペプチドを固定化したカラムを用いてSUMO化タンパク質を精製した。精製標品はSDS-PAGEで展開後、バンドを切り出しLC-MS/MSプロテオーム解析により網羅的に同定した。その結果、NotchやWntシグナルカスケードなどに関わることが知られている細胞内シグナル分子や、機能未知のタンパク質など興味深いタンパク質群が同定された。現在これらのタンパク質群から幹細胞維持に関与している可能性が高い分子を選定し、実際に生体内でのSUMO化の有無を検討している。さらに同定した標的タンパク質のSUMO化部位を改変したミュータントタンパク質を作製し、子宮内胎児脳室への電気穿孔法により強制発現させることにより、神経前駆細胞での標的タンパク質のSUMO化の意義を明らかにする予定である。これらの解析により神経前駆細胞の維持におけるSUMO化の意義が明らかになると考えられる。

神経発生の新たな基盤分子群の探求

2012年度

研究成果概要:哺乳動物の神経幹細胞は発生期においては神経上皮と呼ばれる脳原基の中で,特有のapicalとbasal面の極性を持つ放射状上皮様細胞の形態で存在し,特有の核の上下運動をしながら,速い速度で自己複製的分裂とニューロン,グリア細胞産生を...哺乳動物の神経幹細胞は発生期においては神経上皮と呼ばれる脳原基の中で,特有のapicalとbasal面の極性を持つ放射状上皮様細胞の形態で存在し,特有の核の上下運動をしながら,速い速度で自己複製的分裂とニューロン,グリア細胞産生を伴う分裂を行う。大部分の神経幹細胞はニューロンの産生を終える時期に消失するが,一部は生涯に渡って海馬歯状回や側脳室,第3脳室周囲の脳室下帯(SVZ)に残り,新たなニューロンを生み出し続けることで,大人になった後のある種の記憶消去や自律神経機能調節などにも関係している事が示唆されている。我々はマウス胎児および成体SVZを用いたsuppression PCR-subtraction法により胎児期・成体脳の神経幹細胞にニューロン新生が起きる部位に発現する6個の新規遺伝子(radmis,MG46,MB14,MB61,SD35,ME55)を同定した。radmis (radial fiber associated mitotic spindle protein) は特徴的なモチーフ構造を持たず,機能的に未知の遺伝子である。特異的抗体を作製し免疫染色を行ったところ、radmisは胎児期の脳室周囲のventricular zone (VZ) および成体脳の側脳室周囲 SVZに少数存在するtype-B 細胞神経幹細胞の放射状細胞突起と分裂の時に一過性に現われる分裂紡錘体に局在することを明らかとなった。またradmisタンパク質は細胞周期のM期に強く発現することから細胞周期依存的な翻訳後制御を受ける可能性が考えられた。実際Radmisには細胞周期依存的ユビキチン化複合体APC/C-cdh1の基質にみられるコンセンサス配列KEN boxがみられた。そこでKEN boxにアミノ酸置換を導入し、ユビキチン化を受けないように改変した変異型radmis遺伝子を作製し、子宮内電気穿孔法によりマウス胎児の脳室内へ遺伝子導入を行った結果、正常では幹細胞分裂期の終了時には発現が消失していたradmisタンパク質の半減期が劇的に伸びるとともに、脳室周囲でPH3神経陽性の前駆細胞の分裂の亢進が起きた。この際、TBR2陽性のSVZ細胞数の増加が一過性にみられた後、急速にSVZ細胞数が減少することから、radmisを発現し続けた前駆細胞は一時的にM期でarrestしてしまい、再び細胞周期に戻れなくなると推定された。RadmisのKEN boxを標的としたユビキチン化が起きていることを示すために、我々はさらに培養細胞に、野生型Radmis、KEN box変異型Radmisとcdh1あるいはその類似アダプターcdc20をco-transfectionしてimmunoblotによりradmisの細胞内での半減期の変化を解析した。その結果、野生型Radmisはcdh1と共発現した場合細胞内のタンパク量著しく低下するのに対して、KEN box変異型Radmisをcdh1と共発現した場合にはタンパク量の低下がみられないこと、またcdc20にはradmisタンパク量変化に影響しないことが示された。以上のデータよりradmisタンパクは神経幹細胞の分裂後は速やかにAPC/C・cdh1によるユビキチン化を受けて分解され,幹細胞内から除去されること、またその除去が神経前駆細胞の細胞周期進行に必要であることが示された。さらに胎児脳室においてradmis shRNAによる機能抑制を行ったところ、神経前駆細胞の分裂際に正常な染色体分離が阻害されることが示された。培養細胞において同様の実験を行ったところ、染色体の分離の異常を伴う分裂紡錘体の多極化を高頻度に観察された。以上の結果からradmisは神経前駆細胞分裂過程で必須の因子であり、radmiの適切なタイミングでの発現と消失が正常な神経前駆細胞の維持に必要であることが明らかとなった。一方,MG46遺伝子を子宮内電気穿孔法によりマウス胎児脳で強制発現させたところ、神経前駆細胞の形態が異常な球形に変化することが示された。MG46遺伝子産物は細胞骨格系アクチン繊維を類似の細胞内分布を示すことから、神経前駆細胞のアクチン骨格の再編成を制御してその形態変化に関わっている可能性が示唆された。

SUMO化と脱SUMO化による神経分化制御

2013年度

研究成果概要:中枢神経系の幹細胞(前駆細胞)は発生期から成体脳に至るまで存在し、そのニューロン産生頻度・細胞周期は、発生段階や外部環境などに依存してダイナミックに制御されている。しかし、この迅速な幹細胞の機能調節機構には不明な点も多い。我々は神...中枢神経系の幹細胞(前駆細胞)は発生期から成体脳に至るまで存在し、そのニューロン産生頻度・細胞周期は、発生段階や外部環境などに依存してダイナミックに制御されている。しかし、この迅速な幹細胞の機能調節機構には不明な点も多い。我々は神経幹細胞の維持機構において、SUMO化・脱SUMO化によるタンパク分子(群)の拮抗的で動的な翻訳後修飾が重要な役割を担っていると推定している。SUMO(Small Ubiquitin-related Modifier)は標的タンパク質との結合によりその機能を修飾する事で、細胞周期進行、核-細胞質輸送、転写調節など多岐の生命現象に関わっている事が報告されている。哺乳類SUMOには3種類のアイソフォームSUMO-1, -2, -3が存在し、SUMO-2とSUMO-3は非常に高い相同性(95%)を示すサブグループを形成し、SUMO-1とは機能的相違が示唆されている。哺乳類の神経分化におけるSUMO化・脱SUMO化の役割を解明するためにSUMO-1、SUMO-2/3、およびSUMO化酵素のひとつであるUBC9の発現パターンをマウス脳の発生過程を追って詳細に解析した。胎生10日目のマウス脳胞を抗体により免疫染色した結果、SUMO-1、SUMO-2/3、UBC9はともに神経幹細胞である神経上皮の核質に発現局在が認められた。神経幹細胞におけるこれらSUMO関連分子の発現は神経幹細胞の初代培養系を用いた免疫染色により確認された。さらにwestern blot解析の結果、培養神経幹細胞のSUMO化レベルはニューロン分化に伴い低下していくことが示された。この神経前駆細胞、幹細胞におけるSUMO関連タンパク質の局在は生後から成体期にわたり持続していた。特にSUMO-2/3化は生涯に渡り神経前駆細胞において強く起こっていることが示唆された。すなわち生後1-7日においては小脳外顆粒細胞EGL、成体期の側脳室周囲のnestin陽性SVZ細胞や海馬歯状回のGFAP陽性神経前駆細胞では強いSUMO-2/3化が起きていた。一方、生後の脳発達に伴い、様々な領域ではSUMO-1とSUMO-2/3の局在の相違が顕著となる。大脳皮質では全層の分化ニューロンで高いSUMO-1局在が認められるのに対して、SUMO-2/3化のレベルは総じて低下しており、特に第4-6層のニューロンにおいてはSUMO-2/3化の顕著な低下が認められた。他の領域においてもSUMO-2/3とSUMO-1の特徴的な分布の差が認められた。例えば脳幹部においては、顔面神経核、舌下神経核などの大型の運動神経核の細胞体に顕著なSUMO-1蓄積があるのに対して、SUMO-2/3の蓄積はこれらの神経核には見られなかった。以上の詳細な組織学的な検索から、神経系前駆細胞ではSUMO-2/3化が豊富に起きており、標的タンパク質のSUMO-2/3が重要な役割を担っていることが推定された。すでに我々はプロテオーム解析により神経前駆細胞内でSUMO-2/3化されるタンパク質を同定しており、SUMO化部位を改変したミュータントタンパク質の作製を進めている。現在この変異体を神経前駆細胞など培養系に導入し、標的タンパク質の機能変化、細胞内局在の変化を解析中である。これらの解析により神経前駆細胞の維持におけるSUMO化の意義が明らかになると考えられる。

アクチン骨格制御タンパク質Inka2の神経系における機能解析

2017年度

研究成果概要:ヒトを含め哺乳類の神経幹細胞は発生期~成体期まで継続的に脳内に維持され,放射状細胞突起や多分化能を特徴とする。一方,神経幹細胞から産生される増殖性 のニューロン・グリア前駆細胞は系譜がより制限されるが,目的の部位に向かう高い遊走能...ヒトを含め哺乳類の神経幹細胞は発生期~成体期まで継続的に脳内に維持され,放射状細胞突起や多分化能を特徴とする。一方,神経幹細胞から産生される増殖性 のニューロン・グリア前駆細胞は系譜がより制限されるが,目的の部位に向かう高い遊走能を持ち,神経発生過程だけでなく,神経変性病態での髄鞘再形成など 脳機能再生の観点からも重要な細胞である。しかし神経前駆細胞(NSPC)の形態維持や遊走メカニズムの分子的基盤には未解明な部分が多い。我々が神経系前駆細胞に発現する新規遺伝子として同定したinka2(MG46) はInkaドメイン(神経堤細胞の移動に機能すると考えられているInka1と類似の機能不明ドメイン)を持つことから、細胞移動などに関与することが推定される。inka2 mRNAは胎生期延髄,脊髄の腹側部脳室周囲のオリゴデンドロサイト前駆細胞に発現し,移動を終えたオリゴデンドロサイトでは発現が消失する。培養細胞にinka2を強制発現させると,アクチン線維の細胞内配置の異常が起こり,細胞形態が球状に変化し細胞接着の阻害や,過剰な数のフィロポディアが形成される。逆に,培養細胞でshRNAによるinka2発現抑制を行うと,細胞の遊走能は有意に増大し,細胞移動が促進されることから,Inka2はアクチン骨格の再編成を調節し,細胞形態変化や細胞移動の推進力を発生させるのに必要な新たな分子であると推定している。inka2と相互作用するタンパク質を解析するために、培養細胞及びマウスの脳タンパク抽出液からGSTプルダウンによりinka2結合タンパク質を単離プロテオーム解析したところ、細胞周期、増殖、分化などの多様なシグナル伝達に必要とされセリン/スレオニンホスファターゼが単離された。さらにshRNAによってinka2を抑制するとフォーカルアドヒージョン分子の一つであるパキシリンのライフタイムが減少することから、inka2はフォーカルアドヒージョン動態の変化を介して細胞移動を調節する新たな分子であることが示唆された。

生理活性ペプチドプロセッシングによる脳炎症制御機構

2017年度

研究成果概要:炎症は、細菌やウイルスなどの異物を排除して生体の恒常性を維持するための防御反応である。しかし最近の研究から、体の中にもともと存在する細胞成分により引き起こされる非感染性の「自然炎症」と呼ばれる慢性炎症が多くの疾患の病態に深く関わっ...炎症は、細菌やウイルスなどの異物を排除して生体の恒常性を維持するための防御反応である。しかし最近の研究から、体の中にもともと存在する細胞成分により引き起こされる非感染性の「自然炎症」と呼ばれる慢性炎症が多くの疾患の病態に深く関わっていることが明らかになりつつある。加齢と共に増加するガン、動脈硬化、肥満、虚血性脳疾患、アルツハイマー病などの種々の神経変性疾患、さらには老化そのものも、慢性的な自然炎症性の変化によって症状が進行する可能性が示唆されている。Attractin(Atrn)はヒトを含む哺乳類で保存された遺伝子で、脳神経細胞や活性化T細胞などに広く発現する。atrn遺伝子に変異を有するラット(zitter rat)は髄鞘の低形成、ニューロン変性、酸化ストレス上昇、ミクログリアの増殖・活性化、血管から脳実質へのマクロファージの浸潤など加齢に伴う脳実質の種々の炎症様変化を示すことから、Atrnが炎症発症・慢性的な炎症持続機構に深く関わっていることが予測される。タンパク質の一次構造情報から、AtrnがDPP-4(DipeptidylPeptidase-4)様のペプチダーゼ酵素活性を持つ可能性がある。神経細胞膜上および分泌型Atrnが、脳実質内に拡散・蓄積する炎症性サイトカイン、ケモカイン、神経ペプチドを基質としてDPP-4様にプロッセッシングすることで、その活性を変化・不活化し脳の炎症反応を抑制しているという可能性を検証することを目的として、まず膜結合型、および分泌型の組換えAtrnタンパク質を発現させるためのバキュロウイルスベクターの構築を行った。今後精製標品を用いて生理活性の測定、in vitroの標的ペプチドを同定する予定である。

神経前駆細の形態・移動を制御する新規分子群の機能解明

2014年度

研究成果概要: ヒトを含め哺乳類の神経幹細胞は発生期~成体期まで継続的に脳内に維持され,放射状細胞突起や多分化能を特徴とする。一方,神経幹細胞から産生される増殖性のニューロン・グリア前駆細胞は系譜がより制限されるが,目的の部位に向かう高い遊走能... ヒトを含め哺乳類の神経幹細胞は発生期~成体期まで継続的に脳内に維持され,放射状細胞突起や多分化能を特徴とする。一方,神経幹細胞から産生される増殖性のニューロン・グリア前駆細胞は系譜がより制限されるが,目的の部位に向かう高い遊走能を持ち,神経発生過程だけでなく,神経変性病態での髄鞘再形成など脳機能再生の観点からも重要な細胞である。しかし神経前駆細胞(NSPC)の形態維持や遊走メカニズムの分子的基盤には未解明な部分が多い。我々が神経系前駆細胞に発現する新規遺伝子として同定したMG46 はInkaドメイン(神経堤細胞の移動に機能すると考えられているInka1と類似の機能不明ドメイン)を持つことから、細胞移動などに関与することが推定される。insitu hybridizationの結果から,NSPCの形態や遊走に関わると考えられる。MG46 mRNAは胎生期延髄,脊髄の腹側部脳室周囲のオリゴデンドロサイト前駆細胞に発現し,移動を終えたオリゴデンドロサイトやニューロンでは発現が消失する。EGFP-MG46をin vitroでNSPCに強制発現させると、EGFP-MG46は細胞膜直下に集積し,過剰な数の糸状仮足(filopodia)の形成を促進した。またinvivo強制発現によりNSPCはアクチン骨格の変化により細胞形態が球状に変化させ,細胞移動に異常が見られた。以上の結果からMG46はNSPCの遊走を制御する新たな分子であると推定された。さらにMG46タンパク質を組換えタンパクとして発現、精製し、培養細胞およびマウス脳抽出液を用いて、相互作用する分子をプロテオーム解析により同定したところ、セマフォリンシグナル伝達に関係するタンパクが複数同定された。現在、MG46がどのようにこれらの分子と相互作用し、アクチン再編成系を制御しているのかを検討している。

神経前駆細の形態・移動を制御する新規分子群の機能解明

2015年度

研究成果概要:ヒトを含め哺乳類の神経幹細胞は発生期~成体期まで継続的に脳内に維持され,放射状細胞突起や多分化能を特徴とする。一方,神経幹細胞から産生される増殖性のニューロン・グリア前駆細胞は系譜がより制限されるが,目的の部位に向かう高い遊走能を...ヒトを含め哺乳類の神経幹細胞は発生期~成体期まで継続的に脳内に維持され,放射状細胞突起や多分化能を特徴とする。一方,神経幹細胞から産生される増殖性のニューロン・グリア前駆細胞は系譜がより制限されるが,目的の部位に向かう高い遊走能を持ち,神経発生過程だけでなく,神経変性病態での髄鞘再形成など 脳機能再生の観点からも重要な細胞である。しかし神経前駆細胞(NSPC)の形態維持や遊走メカニズムの分子的基盤には未解明な部分が多い。我々が神経系前駆細胞に発現する新規遺伝子として同定したinka2(MG46) はInkaドメイン(神経堤細胞の移動に機能すると考えられているInka1と類似の機能不明ドメイン)を持つことから、細胞移動などに関与することが推定される。inka2 mRNAは胎生期延髄,脊髄の腹側部脳室周囲のオリゴデンドロサイト前駆細胞に発現し,移動を終えたオリゴデンドロサイトでは発現が消失する。培養細胞にinka2を強制発現させると,アクチン線維の細胞内配置の異常が起こり,細胞形態が球状に変化し細胞接着の阻害や,過剰な数のフィロポディアが形成される。逆に,培養細胞でshRNAによるinka2発現抑制を行うと,細胞の遊走能は有意に増大し,細胞移動が促進されることから,Inka2はアクチン骨格の再編成を調節し,細胞形態変化や細胞移動の推進力を発生させるのに必要な新たな分子であると推定している。さらに,生後のシナプス形成期のニューロンでinka2 mRNA発現は急速に上昇し,我々が作製したinka2抗体による観察からinka2蛋白質は成熟期の大脳皮質,海馬領域ニューロンの樹状突起のシナプス部位に局在していることが示唆された。以上の結果からMG46はNSPCの遊走を制御する新たな分子であると推定された。さらに個体レベルの脳形成,シナプス形成においてinka2遺伝子が果たす役割を明確にすることを目的とし,inka2遺伝子欠損マウスの作製を試みた。Inka2遺伝子の相同組換えES細胞を作製し、キメラマウスオス2匹を誕生させた。現在野生型CL57BL/6メスとの交配によりinka2ヘテロ変異マウスの繁殖が進行中である。

脳形成における中心体関連タンパク質Radmisの機能解明

2018年度

研究成果概要:ヒトの遺伝性小頭症Filippi症候群の原因遺伝子radmisは,胎児期~成体脳の神経前駆細胞の分裂紡錘体極・中心体に局在し,中心体複製や紡錘体形成を制御することで神経前駆細胞の正常分裂進行に必須の機能を担うと推定される。radm...ヒトの遺伝性小頭症Filippi症候群の原因遺伝子radmisは,胎児期~成体脳の神経前駆細胞の分裂紡錘体極・中心体に局在し,中心体複製や紡錘体形成を制御することで神経前駆細胞の正常分裂進行に必須の機能を担うと推定される。radmisタンパク質は神経幹細胞系譜の放射状突起と分裂時の紡錘体極中心体に局在する。radmis強制発現・発現抑制により細胞周期の停止の異常が観察される。本研究ではradmis抗体により脳分画からの共免疫沈降実験、胎仔脳の免疫電顕観察を行い、radmisが中心体タンパク質と複合体を形成すること,さらにradmisタンパク質が神経幹細胞で中間径フィラメントと結合し,放射状突起の維持・形成に必須の役割を持つことを示した。

哺乳類脳形成における中心体関連タンパク質の機能解析

2018年度

研究成果概要:ヒトの遺伝性小頭症Filippi症候群の原因遺伝子radmisは,胎児期~成体脳の神経前駆細胞の分裂紡錘体極・中心体に局在し,中心体複製や紡錘体形成を制御することで神経前駆細胞の正常分裂進行に必須の機能を担うと推定される。radm...ヒトの遺伝性小頭症Filippi症候群の原因遺伝子radmisは,胎児期~成体脳の神経前駆細胞の分裂紡錘体極・中心体に局在し,中心体複製や紡錘体形成を制御することで神経前駆細胞の正常分裂進行に必須の機能を担うと推定される。radmis蛋白質は神経幹細胞系譜の放射状突起と分裂時の紡錘体極中心体に局在する。放射状突起中での発現分布を二重免疫蛍光染色法により比較した結果、radmisの分布は中間径フィラメントnestin やvimentinの分布と一致していた。さらに抗radmis抗体と抗vimentin抗体による金コロイド二重染色により免疫電子顕微鏡法で解析したところ、放射状突起内でradmisはvimentinの極めて近傍に存在し相互作用していることが示唆された。

現在担当している科目

科目名開講学部・研究科開講年度学期
基礎ゼミ I 17人間科学部2019春学期
基礎ゼミ I 18人間科学部2019春学期
ライフサイエンス研究法A人間科学部2019秋クォーター
ライフサイエンス研究法B人間科学部2019冬クォーター
ブレインサイエンス人間科学部2019秋学期
ライフサイエンス入門B(生体システム)人間科学部2019春学期
専門ゼミI(分子神経科学)人間科学部2019春学期
専門ゼミII(分子神経科学)人間科学部2019秋学期
健康福祉医学概論人間科学部2019秋学期
分子神経科学 01人間科学部(通信教育課程)2019秋学期
分子神経科学 02人間科学部(通信教育課程)2019秋学期
分子神経科学研究指導 A大学院人間科学研究科2019春学期
分子神経科学研究指導 B大学院人間科学研究科2019秋学期
分子神経科学ゼミ(1) A大学院人間科学研究科2019春学期
分子神経科学ゼミ(1) B大学院人間科学研究科2019秋学期
分子神経科学ゼミ(2) A大学院人間科学研究科2019春学期
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科目名学部公開年度