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神経回路形成・再生を担う成長円錐スクラップ＆ビルドの可視化と操作

 

研究代表者
・戸島 拓郎（理化学研究所 光量子工学研究センター・研究員）

発生期の神経細胞から伸びる軸索末端に存在する成長円錐は、細胞外の軸索ガイダンス因子を感知して自らの形をスクラップ＆ビルドすることで正しい経路選択を行う。成長円錐では様々な機能分子がダイナミックな発現調節を受けるが、成長円錐は細胞体から遠く離れたコンパートメントであるため、細胞体とは独立に働く局所メンブレントラフィック（膜交通）システムを発達させていることが予想される。本課題では、新しく開発した次世代型高速超解像顕微鏡により、成長円錐における膜交通の精密な時空間ダイナミクスを定量的に可視化解析する。また、様々な新規光遺伝学プローブを用いて成長円錐内の膜交通を任意の時空間タイミングで活性化／阻害し、軸索ガイダンスと膜交通の因果関係を直接的に証明する。さらに、生体組織内で断裂した軸索末端の運動性を自由自在に操作する光技術を開発し、軸索再生医療への応用を目指す。

 

論文

Tojima T, Itofusa R, Kamiguchi H
Steering neuronal growth cones by shifting the imbalance between exocytosis and endocytosis.
Journal of Neuroscience 34: 7165-7178 (2014).

Tojima T, Hines JH, Henley JR, Kamiguchi H
Second messengers and membrane trafficking direct and organize growth cone steering.
Nature Reviews Neuroscience 12: 191-203 (2011).

Tojima T, Itofusa R, Kamiguchi H
Asymmetric clathrin-mediated endocytosis drives repulsive growth cone guidance.
Neuron 66: 370-377 (2010).