分子発生学研究室

Laboratory for Molecular and Developmental Biology

教授
古川 貴久 (Takahisa FURUKAWA)
mail takahisa.furukawa @ protein.osaka-u.ac.jp
准教授
大森 義裕 (Yoshihiro OMORI)
mail yoshihiro.omori @ protein.osaka-u.ac.jp
助教
茶屋太郎 (Taro Chaya)
mail taro.chaya @ protein.osaka-u.ac.jp
研究分野

神経生物学

所属

蛋白質研究所

ロケーション

吹田地区

研究内容

 当研究室は、脊椎動物の中枢神経系発生の分子機構を分子生物学、生体工学、組織学、生理学など幅広い方法論を駆使して解明し、神経系の構築と機能発現の原理を解明することを目指しています。ゲノムに刻まれた遺伝プログラムが、いかにして神経細胞を作り、正確な神経回路を形成し、生体での神経生理機能につながるのかを網膜視覚系を主なモデルシステムとして研究を進めています。さらに、遺伝子から生理機能までの各ステップの異常がどのように人の病気につながり、それをどのように解決できるかといった医学的問題への貢献も積極的に進めています。私たちは、中枢神経系発生の「遺伝子から個体生理機能・ヒト疾患までの統合的解明」を目指しています。

シナプス形成の分子機構の解析

網膜は中枢神経系の組織であり、美しい層構造を形成し形態学的にシンプルでニューロンの形態も明瞭です。シナプスの位置も明確に決まっており、電子顕微鏡によるシナプス末端の正確な検証も可能です。近年、軸索がどのように標的に向かい伸張していくかのメカニズムの理解は比較的進んできましたが、特異的シナプス結合の分子機構はまだよく分かっていません。私達は最近、新規細胞外マトリックス蛋白質ピカチュリンを単離し、ピカチュリンがジストログリカンと結合することで視細胞―双極細胞間の特異的シナプス形成分子として機能することを見出しました(図1)。私達は、網膜のシナプス形成や神経回路形成の分子機構の解明を進めています。

マイクロRNA(miRNA)による中枢神経系の制御メカニズムの解析

 近年、様々な生物種で、18-25塩基程度の小さなRNA、マイクロRNA(miRNA)が数多く転写されていることがわかってきました。マイクロRNAは相補的な配列をもつターゲット遺伝子の発現を抑制し、発生、分化、代謝、神経、発がんなどに様々な生体現象に関わっていると考えられています。私達は最近、中枢神経特異的な発現を示すマイクロRNA-124aが海馬の正常な神経回路形成や網膜錐体細胞の生存に必須であることを明らかにしました(図2)。私達は中枢神経系に発現するマイクロRNA群が重要な機能を担っていると注目しており、マイクロRNAの生体機能や作用機構を解明することによって、中枢神経系の新たな遺伝子制御機構を明らかにしたいと考えています。

ニューロン分化に関わる分子システムの解析

 中枢神経系に存在する様々なニューロンの細胞運命はどのように正しく決定されるのでしょうか?エピジェネティックな要素はどれくらい効いているのでしょうか?私達は網膜の光を受け取るニューロンである視細胞に注目し、視細胞がどう運命決定されるのかを転写制御の観点から明らかにしてきました。私達は視細胞の運命決定が「転写因子の連鎖的活性化」によることを発見しました。さらに視細胞の発生に関わる遺伝子の同定を進めており、視細胞をモデルにニューロンの運命決定から最終分化までのメカニズム全貌を生体レベル(in vivo)で明らかにすることを目指しています。

図0 超高圧電子顕微鏡による三次元トモグラフィー解析(大阪大学超高圧電子顕微鏡センターとの共同研究)。ピカチュリンKO網膜のリポンシナプスには双極細胞の神経終末が進入していない。

図1  海馬の歯状回の顆粒細胞(赤)に入った情報は苔状線維を介してCA3の錐体細胞(青)へと伝達され、さらにCA1へと伝わる。miR-124a欠損マウスでは(欠損)、苔状線維とCA3錐体細胞の回路形成が正しい位置で形成されず、苔状線維のCA3 領域への異常進入が認められた。

参考文献

Omori et al. Presynaptic Dystroglycan-Pikachurin complex regulates the proper synaptic connection between retinal photoreceptor and bipolar cells. The Journal of Neuroscience 2 , 6126 - 6137 (2012)

Muranishi et al. An essential role for RAX homeoprotein and NOTCH-HES signaling in Otx2 expression in embryonic retinal photoreceptor cell fate determination. The Journal of Neuroscience 16 , 16792 - 16807 (2012)

Sanuki et al. miR-124a is required for hippocampal axogenesis and retinal cone survival through Lhx2 suppression. Nature Neuroscience 14 , 1125 - 1137 (2011)

Omori et al. Negative regulation of ciliary length by ciliary male germ cell-associated kinase (Mak) is required for retinal photoreceptor survival.. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 107 , 22671 - 22676 (2010)

Sato et al. Pikachurin, a dystroglycan ligand, is essential for photoreceptor ribbon synapse formation Nature Neuroscience 11 , 923 - 931 (2008)

連絡先

〒565-0871
大阪府吹田市山田丘3-2
大阪大学 蛋白質研究所
TEL:06-6879-8631

http://www.protein.osaka-u.ac.jp/furukawa_lab/index.html

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