2021/06/14 更新

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イガラシ ミチヒロ
五十嵐 道弘
IGARASHI Michihiro
所属
教育研究院 医歯学系 医学系列 教授
医歯学総合研究科 教授
医学部 医学科 教授
職名
教授
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外部リンク

学位

  • 医学博士 ( 1987年3月   東京大学 )

研究キーワード

  • ノックインマウス

  • シナプス終末

  • ボツリヌス毒素

  • シナプス

  • rab3A

  • SNARE仮説

  • 開口分泌

  • 原子間力顕微鏡

  • シナプス形成

  • カルモジュリン

  • プロテオミクス

  • C-キナ-ゼ

  • ミオシンV

  • カルシウム

  • 開口放出

  • SNARE機構

  • 成長円錐

  • シンタキシン

  • SNARE複合体

  • 包括脳ネットワーク

  • 軸索ガイダンス

  • 統合脳・神経回路機能

  • SCG10

  • カルパイン

  • 情報伝達

  • 表面プラズモン共鳴

  • シナプス伝達

  • 構造解析

  • 神経細胞

  • インタラクトミクス

  • リン酸化

  • シナプス前終末

研究分野

  • ライフサイエンス / 神経科学一般

  • ライフサイエンス / 医化学

  • ライフサイエンス / 細胞生物学

経歴(researchmap)

  • 新潟大学 医歯学総合研究科・大学院   教授

    2007年

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  • 新潟大学 医歯学系   教授

    2005年 - 2009年

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  • 新潟大学 医歯学総合研究科   教授

    2004年 - 2006年

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  • 新潟大学 医歯(薬)学総合研究科   教授

    2004年

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  • 新潟大学   教授

    2002年 - 2003年

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  • 新潟大学 医歯学総合研究科・大学院   教授

    2001年 - 2004年

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  • 新潟大学 医学部   Faculty of Medicine   教授

    2000年 - 2001年

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  • 群馬大学 医学部   Faculty of Medicine   講師

    1998年

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  • 群馬大学 医学部   Faculty of Medicine   助手

    1994年 - 2000年

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経歴

  • 新潟大学   医歯学総合研究科   教授

    2001年4月 - 現在

  • 新潟大学   医学部 医学科   教授

    2001年4月 - 現在

所属学協会

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委員歴

  • 日本生化学会   評議員  

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    団体区分:学協会

    日本生化学会

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  • 日本神経化学会   評議員  

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    団体区分:学協会

    日本神経化学会

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論文

  • Chondroitin sulfate N-acetylgalactosaminyltransferase-2 deletion alleviates lipoprotein retention in early atherosclerosis and attenuates aortic smooth muscle cell migration. 査読 国際誌

    Imam Manggalya Adhikara, Keiko Yagi, Dyah Samti Mayasari, Koji Ikeda, Hiroshi Kitagawa, Okiko Miyata, Michihiro Igarashi, Kinta Hatakeyama, Yujiro Asada, Ken-Ichi Hirata, Noriaki Emoto

    Biochemical and biophysical research communications509 ( 1 ) 89 - 95   2019年1月

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    記述言語:英語  

    Glycosaminoglycans (GAGs) play an integral role in low-density lipoprotein (LDL) retention in the vascular intimal layer and have emerged as attractive therapeutic targets for atherosclerosis. GAG biosynthesis involves the cooperation of numerous enzymes. Chondroitin sulfate N-acetylgalactosaminyltransferase-2 (ChGn-2) is a vital Golgi transferase that participates in enzymatic elongation of GAGs. Here, we investigated the effects of ChGn-2 gene deletion on the development of atherosclerosis. Partial carotid artery ligation was performed on ChGn-2-/-/LDLr-/- and ChGn-2+/+/LDLr-/- mice to induce diffuse intimal thickening (DIT). Aortic smooth muscle cells (ASMCs) were isolated to investigate cellular LDL binding and migration. Histological analysis of human coronary artery sections revealed that ChGn-2 was expressed in early and advanced atherosclerotic lesions. Deletion of the ChGn-2 gene significantly reduced LDL retention in the DIT mouse model. Furthermore, LDL binding, visualized using rhodamine-labeled LDLs, was dramatically reduced. Interestingly, a functional assay of ASMCs prepared from ChGn-2-/- mice displayed abrogation of platelet-derived growth factor (PDGF)-mediated migration via reduced PDGF receptor phosphorylation. Taken together, these findings indicate that ChGn-2 is functionally involved in the progression of atherosclerosis both in its early and advanced stages. Therefore, ChGn-2 may serve as a plausible target to treat atherosclerotic-related diseases in the future.

    DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.12.068

    PubMed

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  • Pathological alterations of chondroitin sulfate moiety in postmortem hippocampus of patients with schizophrenia. 査読

    Yukawa T, Iwakura Y, Takei N, Saito M, Watanabe Y, Toyooka K, Igarashi M, Niizato K, Oshima K, Kunii Y, Yabe H, Matsumoto J, Wada A, Hino M, Iritani S, Niwa SI, Takeuchi R, Takahashi H, Kakita A, Someya T, Nawa H

    Psychiatry research270   940 - 946   2018年12月

  • Craniofacial abnormality with skeletal dysplasia in mice lacking chondroitin sulfate N-acetylgalactosaminyltransferase-1. 査読 国際誌

    Hiroko Ida-Yonemochi, Wataru Morita, Nobuo Sugiura, Ryosuke Kawakami, Yuki Morioka, Yuka Takeuchi, Toshiya Sato, Shunichi Shibata, Hideto Watanabe, Takeshi Imamura, Michihiro Igarashi, Hayato Ohshima, Kosei Takeuchi

    Scientific reports8 ( 1 ) 17134 - 17134   2018年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Chondroitin sulfate (CS) proteoglycan is a major component of the extracellular matrix and plays an important part in organogenesis. To elucidate the roles of CS for craniofacial development, we analyzed the craniofacial morphology in CS N-acetylgalactosaminyltransferase-1 (T1) gene knockout (KO) mice. T1KO mice showed the impaired intramembranous ossification in the skull, and the final skull shape of adult mice included a shorter face, higher and broader calvaria. Some of T1KO mice exhibited severe facial developmental defect, such as eye defects and cleft lip and palate, causing embryonic lethality. At the postnatal stages, T1KO mice with severely reduced CS amounts showed malocclusion, general skeletal dysplasia and skin hyperextension, closely resembling Ehlers-Danlos syndrome-like connective tissue disorders. The production of collagen type 1 was significantly downregulated in T1KO mice, and the deposition of CS-binding molecules, Wnt3a, was decreased with CS in extracellular matrices. The collagen fibers were irregular and aggregated, and connective tissues were dysorganized in the skin and calvaria of T1KO mice. These results suggest that CS regulates the shape of the craniofacial skeleton by modulating connective tissue organization and that the remarkable reduction of CS induces hypoplasia of intramembranous ossification and cartilage anomaly, resulting in skeletal dysplasia.

    DOI: 10.1038/s41598-018-35412-5

    PubMed

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  • Roles of CSGalNAcT1, a key enzyme in regulation of CS synthesis, in neuronal regeneration and plasticity. 査読 国際誌

    Michihiro Igarashi, Kosei Takeuchi, Sayaka Sugiyama

    Neurochemistry international119   77 - 83   2018年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Chondroitin sulfate (CS) is a sulfated glycosaminoglycan composed of a long chain of repeating disaccharide units that are attached to core proteins, resulting in CS proteoglycans (CSPGs). In the mature brain, CS is concentrated in perineuronal nets (PNNs), which are extracellular structures that surround synapses and regulate synaptic plasticity. In addition, CS is rapidly synthesized after CNS injury to create a physical and chemical barrier that inhibits axon growth. Most previous studies used a bacterial CS-degrading enzyme to investigate the physiological roles of CS. Recent studies have shown that CS is synthesized by more than 15 enzymes, all of which have been characterized in vitro. Here we focus on one of those enzymes, CSGalNAcT1 (T1). We produced T1 knockout mice (KO), which show extensive axon regeneration following spinal cord injury, as well as the loss of onset of ocular dominance plasticity. These results from T1KO mice suggest important roles for extracellular CS in the brain regarding neuronal plasticity and axon regeneration.

    DOI: 10.1016/j.neuint.2017.10.001

    PubMed

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  • Vesicular movements in the growth cone. 査読

    Nozumi M, Igarashi M

    Neurochemistry international119   71 - 76   2018年10月

  • New observations in neuroscience using superresolution microscopy. 査読

    Igarashi M, Nozumi M, Wu LG, Cella Zanacchi F, Katona I, Barna L, Xu P, Zhang M, Xue F, Boyden E

    The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience38 ( 44 ) 9459 - 9467   2018年10月

  • Growth Cone Phosphoproteomics Reveals that GAP-43 Phosphorylated by JNK Is a Marker of Axon Growth and Regeneration. 査読 国際誌

    Asami Kawasaki, Masayasu Okada, Atsushi Tamada, Shujiro Okuda, Motohiro Nozumi, Yasuyuki Ito, Daiki Kobayashi, Tokiwa Yamasaki, Ryo Yokoyama, Takeshi Shibata, Hiroshi Nishina, Yutaka Yoshida, Yukihiko Fujii, Kosei Takeuchi, Michihiro Igarashi

    iScience4   190 - 203   2018年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Neuronal growth cones are essential for nerve growth and regeneration, as well as for the formation and rearrangement of the neural network. To elucidate phosphorylation-dependent signaling pathways and establish useful molecular markers for axon growth and regeneration, we performed a phosphoproteomics study of mammalian growth cones, which identified >30,000 phosphopeptides of ∼1,200 proteins. The phosphorylation sites were highly proline directed and primarily MAPK dependent, owing to the activation of JNK, suggesting that proteins that undergo proline-directed phosphorylation mediate nerve growth in the mammalian brain. Bioinformatics analysis revealed that phosphoproteins were enriched in microtubules and the cortical cytoskeleton. The most frequently phosphorylated site was S96 of GAP-43 (growth-associated protein 43-kDa), a vertebrate-specific protein involved in axon growth. This previously uncharacterized phosphorylation site was JNK dependent. S96 phosphorylation was specifically detected in growing and regenerating axons as the most frequent target of JNK signaling; thus it represents a promising new molecular marker for mammalian axonal growth and regeneration.

    DOI: 10.1016/j.isci.2018.05.019

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  • Glycoprotein M6a as a signaling transducer in neuronal lipid rafts. 査読

    Ito Y, Honda A, Igarashi M

    Neuroscience research128   19 - 24   2018年3月

  • Structural Variation of Chondroitin Sulfate Chains Contributes to the Molecular Heterogeneity of Perineuronal Nets. 査読

    Miyata S, Nadanaka S, Igarashi M, Kitagawa H

    Frontiers in integrative neuroscience12   3   2018年

  • Revealing chiral cell motility by 3D Riesz transform-differential interference contrast microscopy and computational kinematic analysis 査読

    Atsushi Tamada, Michihiro Igarashi

    NATURE COMMUNICATIONS8 ( 1 ) 2194   2017年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    Left-right asymmetry is a fundamental feature of body plans, but its formation mechanisms and roles in functional lateralization remain unclear. Accumulating evidence suggests that left-right asymmetry originates in the cellular chirality. However, cell chirality has not yet been quantitatively investigated, mainly due to the absence of appropriate methods. Here we combine 3D Riesz transform-differential interference contrast (RT-DIC) microscopy and computational kinematic analysis to characterize chiral cellular morphology and motility. We reveal that filopodia of neuronal growth cones exhibit 3D left-helical motion with retraction and right-screw rotation. We next apply the methods to amoeba Dictyostelium discoideum and discover right-handed clockwise cell migration on a 2D substrate and right-screw rotation of subcellular protrusions along the radial axis in a 3D substrate. Thus, RT-DIC microscopy and the computational kinematic analysis are useful and versatile tools to reveal the mechanisms of left-right asymmetry formation and the emergence of lateralized functions.

    DOI: 10.1038/s41467-017-02193-w

    Web of Science

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  • Rufy3 is an adapter protein for small GTPases that activates a Rac guanine nucleotide exchange factor to control neuronal polarity 査読

    Atsuko Honda, Hiroshi Usui, Kenji Sakimura, Michihiro Igarashi

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY292 ( 51 ) 20936 - 20946   2017年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER SOC BIOCHEMISTRY MOLECULAR BIOLOGY INC  

    RUN and FYVE domain-containing 3 (Rufy3) is an adapter protein for small GTPase proteins and is bound to activated Rap2, a Ras family protein in the developing neuron. Previously, we reported the presence of a rapid cell polarity determination mechanism involving Rufy3, which is likely required for in vivo neuronal development. However, the molecular details of this mechanism are unclear. To this end, here we produced Rufy3 knock-out (Rufy3-KO) mice to study the role of Rufy3 in more detail. Examining Rufy3-KO neurons, we found that Rufy3 is recruited via glycoprotein M6A to detergent-resistant membrane domains, which are biochemically similar to lipid rafts. We also clarified that Rufy3, as a component of a ternary complex, induces the assembly of Rap2 in the axonal growth cone, whereas in the absence of Rufy3, the accumulation of a Rac guanine nucleotide exchange factor, T-cell lymphoma invasion and metastasis 2 (Tiam2/STEF), is inhibited downstream of Rap2. We also found that Rufy3 regulates the cellular localization of Rap2 and Tiam2/STEF. Taken together, we conclude that Rufy3 is a physiological adapter for Rap2 and activates Tiam2/STEF in glycoprotein M6A-regulated neuronal polarity and axon growth.

    DOI: 10.1074/jbc.M117.809541

    Web of Science

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  • Abnormalities in perineuronal nets and behavior in mice lacking CSGalNAcT1, a key enzyme in chondroitin sulfate synthesis 査読

    Nozomu Yoshioka, Shinji Miyata, Atsushi Tamada, Yumi Watanabe, Asami Kawasaki, Hiroshi Kitagawa, Keizo Takao, Tsuyoshi Miyakawa, Kosei Takeuchi, Michihiro Igarashi

    MOLECULAR BRAIN10 ( 1 ) 47   2017年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:BMC  

    Chondroitin sulfate (CS) is an important glycosaminoglycan and is mainly found in the extracellular matrix as CS proteoglycans. In the brain, CS proteoglycans are highly concentrated in perineuronal nets (PNNs), which surround synapses and modulate their functions. To investigate the importance of CS, we produced and precisely examined mice that were deficient in the CS synthesizing enzyme, CSGalNAcT1 (T1KO). Biochemical analysis of T1KO revealed that loss of this enzyme reduced the amount of CS by approximately 50% in various brain regions. The amount of CS in PNNs was also diminished in T1KO compared to wild-type mice, although the amount of a major CS proteoglycan core protein, aggrecan, was not changed. In T1KO, we observed abnormalities in several behavioral tests, including the open-field test, acoustic startle response, and social preference. These results suggest that T1 is important for plasticity, probably due to regulation of CS-dependent PNNs, and that T1KO is a good model for investigation of PNNs.

    DOI: 10.1186/s13041-017-0328-5

    Web of Science

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  • Chondroitin Sulfate Is Required for Onset and Offset of Critical Period Plasticity in Visual Cortex 査読

    Xubin Hou, Nozomu Yoshioka, Hiroaki Tsukano, Akiko Sakai, Shinji Miyata, Yumi Watanabe, Yuchio Yanagawa, Kenji Sakimura, Kosei Takeuchi, Hiroshi Kitagawa, Takao K. Hensch, Katsuei Shibuki, Michihiro Igarashi, Sayaka Sugiyama

    SCIENTIFIC REPORTS7 ( 1 ) 12646   2017年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    Ocular dominance plasticity is easily observed during the critical period in early postnatal life. Chondroitin sulfate (CS) is the most abundant component in extracellular structures called perineuronal nets (PNNs), which surround parvalbumin-expressing interneurons (PV-cells). CS accumulates in PNNs at the critical period, but its function in earlier life is unclear. Here, we show that initiation of ocular dominance plasticity was impaired with reduced CS, using mice lacking a key CS-synthesizing enzyme, CSGalNAcT1. Two-photon in vivo imaging showed a weaker visual response of PV-cells with reduced CS compared to wild-type mice. Plasticity onset was restored by a homeoprotein Otx2, which binds the major CS-proteoglycan aggrecan and promotes its further expression. Continuous CS accumulation together with Otx2 contributed bidirectionally to both onset and offset of plasticity, and was substituted by diazepam, which enhances GABA function. Therefore, CS and Otx2 may act as common inducers of both onset and offset of the critical period by promoting PV-cell function throughout the lifetime.

    DOI: 10.1038/s41598-017-04007-x

    Web of Science

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  • Extracellular Signals Induce Glycoprotein M6a Clustering of Lipid Rafts and Associated Signaling Molecules 査読

    Atsuko Honda, Yasuyuki Ito, Kazuko Takahashi-Niki, Natsuki Matsushita, Motohiro Nozumi, Hidenori Tabata, Kosei Takeuchi, Michihiro Igarashi

    JOURNAL OF NEUROSCIENCE37 ( 15 ) 4046 - 4064   2017年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SOC NEUROSCIENCE  

    Lipid raft domains, where sphingolipids and cholesterol are enriched, concentrate signaling molecules. Toexaminehowsignaling protein complexes are clustered in rafts, we focused on the functions of glycoprotein M6a (GPM6a), which is expressed at a high concentration in developing mouse neurons. Using imaging of lipid rafts, we found that GPM6a congregated in rafts in a GPM6a palmitoylation-dependent manner, thereby contributing to lipid raft clustering. In addition, we found that signaling proteins downstream of GPM6a, such as Rufy3, Rap2, and Tiam2/STEF, accumulated in lipid rafts in a GPM6a-dependent manner and were essential for laminin-dependent polarity during neurite formation in neuronal development. In utero RNAi targeting of GPM6a resulted in abnormally polarized neurons with multiple neurites. These results demonstrate that GPM6a induces the clustering of lipid rafts, which supports the raft aggregation of its associated downstream molecules for acceleration of neuronal polarity determination. Therefore, GPM6a acts as a signal transducer that responds to extracellular signals.

    DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3319-16.2017

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  • Coordinated Movement of Vesicles and Actin Bundles during Nerve Growth Revealed by Superresolution Microscopy 査読

    Motohiro Nozumi, Fubito Nakatsu, Kaoru Katoh, Michihiro Igarashi

    CELL REPORTS18 ( 9 ) 2203 - 2216   2017年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    The growth cone is an essential structure for nerve growth. Although its membrane and cytoskeleton are likely to interact coordinately during nerve growth, the mechanisms are unknown due to their close proximity. Here, we used superresolution microscopy to simultaneously observe vesicles and F-actin in growth cones. We identified a novel vesicular generation mechanism that is independent of clathrin and dependent on endophilin-3-and dynamin-1 and that occurs proximal to the leading edge simultaneously with fascin-1-dependent F-actin bundling. In contrast to conventional clathrin-dependent endocytosis, which occurs distal from the leading edge at the basal surfaces of growth cones, this mechanism was distinctly observed at the apical surface using 3D imaging and was involved in mediating axon growth. Reduced endophilin or fascin inhibited this endocytic mechanism. These results suggest that, at the leading edge, vesicles are coordinately generated and transported with actin bundling during nerve growth.

    DOI: 10.1016/j.celrep.2017.02.008

    Web of Science

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  • GlcUAβ1-3Galβ1-3Galβ1-4Xyl(2-O-phosphate) is the preferred substrate for chondroitin N-acetylgalactosaminyltransferase-1. 査読

    Izumikawa T, Sato B, Mikami T, Tamura J, Igarashi M, Kitagawa H

    The Journal of biological chemistry290 ( 9 ) 5438 - 5448   2015年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1074/jbc.M114.603266

    Web of Science

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  • Proteomic identification of the molecular basis of mammalian CNS growth cones 査読

    Michihiro Igarashi

    NEUROSCIENCE RESEARCH88   1 - 15   2014年11月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:ELSEVIER IRELAND LTD  

    The growth cone, which is a unique structure with high motility that forms at the tips of extending axons and dendrites, is crucial to neuronal network formation. Axonal growth of the mammalian CNS is most likely achieved by the complicated coordination of cytoskeletal rearrangement and vesicular trafficking via many proteins. Before recent advances, no methods to identify numerous proteins existed; however, proteomics revolutionarily resolved such problems. In this review, I summarize the profiles of the mammalian growth tone proteins revealed by proteomics as the molecular basis of the growth cone functions, with molecular mapping. These results should be used as a basis for understanding the mechanisms of the complex mammalian CNS developmental process. (C) 2014 Elsevier Ireland Ltd and the Japan Neuroscience Society. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.neures.2014.07.005

    Web of Science

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  • Minimum Information about a Spinal Cord Injury Experiment: A Proposed Reporting Standard for Spinal Cord Injury Experiments 査読

    Vance P. Lemmon, Adam R. Ferguson, Phillip G. Popovich, Xiao-Ming Xu, Diane M. Snow, Michihiro Igarashi, Christine E. Beattie, John L. Bixby

    JOURNAL OF NEUROTRAUMA31 ( 15 ) 1354 - 1361   2014年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:MARY ANN LIEBERT, INC  

    The lack of reproducibility in many areas of experimental science has a number of causes, including a lack of transparency and precision in the description of experimental approaches. This has far-reaching consequences, including wasted resources and slowing of progress. Additionally, the large number of laboratories around the world publishing articles on a given topic make it difficult, if not impossible, for individual researchers to read all of the relevant literature. Consequently, centralized databases are needed to facilitate the generation of new hypotheses for testing. One strategy to improve transparency in experimental description, and to allow the development of frameworks for computer-readable knowledge repositories, is the adoption of uniform reporting standards, such as common data elements (data elements used in multiple clinical studies) and minimum information standards. This article describes a minimum information standard for spinal cord injury (SCI) experiments, its major elements, and the approaches used to develop it. Transparent reporting standards for experiments using animal models of human SCI aim to reduce inherent bias and increase experimental value.

    DOI: 10.1089/neu.2014.3400

    Web of Science

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  • The Wnt/Planar Cell Polarity Pathway Component Vangl2 Induces Synapse Formation through Direct Control of N-Cadherin 査読

    Tadahiro Nagaoka, Riuko Ohashi, Ayumu Inutsuka, Seiko Sakai, Nobuyoshi Fujisawa, Minesuke Yokoyama, Yina H. Huang, Michihiro Igarashi, Masashi Kishi

    CELL REPORTS6 ( 5 ) 916 - 927   2014年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    Although regulators of the Wnt/planar cell polarity (PCP) pathway are widely expressed in vertebrate nervous systems, their roles at synapses are unknown. Here, we show that Vangl2 is a postsynaptic factor crucial for synaptogenesis and that it coprecipitates with N-cadherin and PSD-95 from synapse-rich brain extracts. Vangl2 directly binds N-cadherin and enhances its internalization in a Rab5-dependent manner. This physical and functional interaction is suppressed by beta-catenin, which binds the same intracellular region of N-cadherin as Vangl2. In hippocampal neurons expressing reduced Vangl2 levels, dendritic spine formation as well as synaptic marker clustering is significantly impaired. Furthermore, Prickle2, another postsynaptic PCP component, inhibits the N-cadherin-Vangl2 interaction and is required for normal spine formation. These results demonstrate direct control of classic cadherin by PCP factors; this control may play a central role in the precise formation and maturation of cell-cell adhesions at the synapse.

    DOI: 10.1016/j.celrep.2014.01.044

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  • A simple and highly efficient method to identify the integration site of a transgene in the animal genome 査読

    Shun Uemura, Tadahiro Nagaoka, Minesuke Yokoyama, Michihiro Igarashi, Masashi Kishi

    NEUROSCIENCE RESEARCH80   91 - 94   2014年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER IRELAND LTD  

    Because genetic manipulation occasionally disrupts the expression of the neighboring genes, the chromosomal locus where the transgene has been integrated should be identified in the use of transgenic organisms. By using a new blend of thermostable DNA polymerase, we established a highly efficient method of inverse polymerase chain reaction for this purpose. By using this protocol, we successfully determined the vector integration sites of 2 mouse lines, NSE-tTA and tetO-Cre, the combination of which is a useful tool in neuroscience research. On the basis of this information, we quantified the relative expression amount of the chromosomal genes adjacent to these transgenes and found that the insertion of the tetO-Cre vector significantly altered the mRNA level of one of the examined genes. Considering the potential risk of the insertion effect, we recommend that the vector integration sites of any transgenic lines should be determined routinely by using this method, and that the expression levels of their neighboring genes should be determined. (C) 2014 Published by Elsevier Ireland Ltd and the Japan Neuroscience Society.

    DOI: 10.1016/j.neures.2013.11.007

    Web of Science

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  • Pioneering Axons Regulate Neuronal Polarization in the Developing Cerebral Cortex 査読

    Takashi Namba, Yuji Kibe, Yasuhiro Funahashi, Shinichi Nakamuta, Tetsuya Takano, Takuji Ueno, Akiko Shimada, Sachi Kozawa, Mayumi Okamoto, Yasushi Shimoda, Kanako Oda, Yoshino Wada, Tomoyuki Masuda, Akira Sakakibara, Michihiro Igarashi, Takaki Miyata, Catherine Faivre-Sarrailh, Kosei Takeuchi, Kozo Kaibuchi

    NEURON81 ( 4 ) 814 - 829   2014年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    The polarization of neurons, which mainly includes the differentiation of axons and dendrites, is regulated by cell-autonomous and non-cell-autonomous factors. In the developing central nervous system, neuronal development occurs in a heterogeneous environment that also comprises extracellular matrices, radial glial cells, and neurons. Although many cell-autonomous factors that affect neuronal polarization have been identified, the microenvironmental cues involved in neuronal polarization remain largely unknown. Here, we show that neuronal polarization occurs in a microenvironment in the lower intermediate zone, where the cell adhesion molecule transient axonal glycoprotein-1 (TAG-1) is expressed in cortical efferent axons. The immature neurites of multipolar cells closely contact TAG-1-positive axons and generate axons. Inhibition of TAG-1-mediated cell-to-cell interaction or its downstream kinase Lyn impairs neuronal polarization. These results show that the TAG-1-mediated cell-to-cell interaction between the unpolarized multipolar cells and the pioneering axons regulates the polarization of multipolar cells partly through Lyn kinase and Rac1.

    DOI: 10.1016/j.neuron.2013.12.015

    Web of Science

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  • Point Mutation in Syntaxin-1A Causes Abnormal Vesicle Recycling, Behaviors, and Short Term Plasticity 査読

    Yumi Watanabe, Norikazu Katayama, Kosei Takeuchi, Tetsuya Togano, Rieko Itoh, Michiko Sato, Maya Yamazaki, Manabu Abe, Toshiya Sato, Kanako Oda, Minesuke Yokoyama, Keizo Takao, Masahiro Fukaya, Tsuyoshi Miyakawa, Masahiko Watanabe, Kenji Sakimura, Toshiya Manabe, Michihiro Igarashi

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY288 ( 48 ) 34906 - 34919   2013年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER SOC BIOCHEMISTRY MOLECULAR BIOLOGY INC  

    Background: Roles of the syntaxin-1ACaMKII interaction are not physiologically understood in vivo.Results: A point mutation in syntaxin-1A caused abnormal plasticity, recycling, and behaviors in mice. Conclusion: The CaMKII/syntaxin-1A interaction is essential for maintenance of neuronal plasticity. Significance: Syntaxin-1A is involved in regulatory pathways in higher brain functions.
    Syntaxin-1A is a t-SNARE that is involved in vesicle docking and vesicle fusion; it is important in presynaptic exocytosis in neurons because it interacts with many regulatory proteins. Previously, we found the following: 1) that autophosphorylated Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII), an important modulator of neural plasticity, interacts with syntaxin-1A to regulate exocytosis, and 2) that a syntaxin missense mutation (R151G) attenuated this interaction. To determine more precisely the physiological importance of this interaction between CaMKII and syntaxin, we generated mice with a knock-in (KI) syntaxin-1A (R151G) mutation. Complexin is a molecular clamp involved in exocytosis, and in the KI mice, recruitment of complexin to the SNARE complex was reduced because of an abnormal CaMKII/syntaxin interaction. Nevertheless, SNARE complex formation was not inhibited, and consequently, basal neurotransmission was normal. However, the KI mice did exhibit more enhanced presynaptic plasticity than wild-type littermates; this enhanced plasticity could be associated with synaptic response than did wild-type littermates; this pronounced response included several behavioral abnormalities. Notably, the R151G phenotypes were generally similar to previously reported CaMKII mutant phenotypes. Additionally, synaptic recycling in these KI mice was delayed, and the density of synaptic vesicles was reduced. Taken together, our results indicated that this single point mutation in syntaxin-1A causes abnormal regulation of neuronal plasticity and vesicle recycling and that the affected syntaxin-1A/CaMKII interaction is essential for normal brain and synaptic functions in vivo.

    DOI: 10.1074/jbc.M113.504050

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  • Chondroitin sulphate N-acetylgalactosaminyl-transferase-1 inhibits recovery from neural injury 査読

    Kosei Takeuchi, Nozomu Yoshioka, Susumu Higa Onaga, Yumi Watanabe, Shinji Miyata, Yoshino Wada, Chika Kudo, Masayasu Okada, Kentaro Ohko, Kanako Oda, Toshiya Sato, Minesuke Yokoyama, Natsuki Matsushita, Masaya Nakamura, Hideyuki Okano, Kenji Sakimura, Hitoshi Kawano, Hiroshi Kitagawa, Michihiro Igarashi

    NATURE COMMUNICATIONS4   2740   2013年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    Extracellular factors that inhibit axon growth and intrinsic factors that promote it affect neural regeneration. Therapies targeting any single gene have not yet simultaneously optimized both types of factors. Chondroitin sulphate (CS), a glycosaminoglycan, is the most abundant extracellular inhibitor of axon growth. Here we show that mice carrying a gene knockout for CS N-acetylgalactosaminyltransferase-1 (T1), a key enzyme in CS biosynthesis, recover more completely from spinal cord injury than wild-type mice and even chondroitinase ABC-treated mice. Notably, synthesis of heparan sulphate (HS), a glycosaminoglycan promoting axonal growth, is also upregulated in TI knockout mice because HS-synthesis enzymes are induced in the mutant neurons. Moreover, chondroitinase ABC treatment never induces HS upregulation. Taken together, our results indicate that regulation of a single gene, T1, mediates excellent recovery from spinal cord injury by optimizing counteracting effectors of axon regeneration-an extracellular inhibitor of CS and intrinsic promoters, namely, HS-synthesis enzymes.

    DOI: 10.1038/ncomms3740

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  • Calmodulin-dependent regulation of neurotransmitter release differs in subsets of neuronal cells 査読

    Kosuke Ando, Yoshihisa Kudo, Kyota Aoyagi, Ryoki Ishikawa, Michihiro Igarashi, Masami Takahashi

    Brain Research1535   1 - 13   2013年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The purpose of this study was to determine whether calmodulin (CaM) plays a role in neurotransmitter release by examining the effect that ophiobolin A (OBA), a CaM antagonist, on neurotransmitter release from clonal rat pheochromocytoma PC12 cells, primary cortical neurons, and primary cerebellar granule cells. OBA inhibited Ca2+/CaM-dependent phosphorylation of cAMP response element binding protein in all cell types tested. Moreover, Ca2+-dependent release of dopamine and acetylcholine from PC12 cells were remarkably reduced by OBA in a dose-dependent and temporal manner, but neurotransmitter release partially recovered with the addition of CaM in membrane permeabilized PC12 cells. OBA and several synthetic CaM antagonists suppressed Ca2+-dependent glutamate release from cerebral cortical neurons, but not from cerebellar granule cells. Myosin Va, a CaM binding protein, localized to synaptic vesicles of PC12 cells and cerebral cortical neurons, but not in cerebellar granule cells. OBA suppressed Ca 2+-induced myosin Va dissociation from secretory vesicles, and inhibited secretory vesicle motility in PC12 cells. These results suggest that CaM, although not essential, regulates neurotransmitter release in a subset of neurons and secretory cells, and myosin Va is a possible target of OBA in this process. © 2013 Elsevier B.V.

    DOI: 10.1016/j.brainres.2013.08.018

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  • Morphological assessment of early axonal regeneration in end-to-side nerve coaptation models 査読

    Hiroshi Oyamatsu, Daisuke Koga, Michihiro Igarashi, Minoru Shibata, Tatsuo Ushiki

    JOURNAL OF PLASTIC SURGERY AND HAND SURGERY46 ( 5 ) 299 - 307   2012年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:INFORMA HEALTHCARE  

    Histological changes were observed in peripheral nerves following end-to-side nerve coaptation to determine the effects of perineurial opening and deliberate donor nerve injury during surgery. Twenty rats were randomised into four groups as follows: group 1, end-to-side nerve coaptation without perineurial opening; group 2, end-to-side nerve coaptation with simple perineurial opening; group 3, end-to-side nerve coaptation with partial crush injury after perineurial opening; group 4, end-to-side nerve coaptation with partial neurotomy after perineurial opening. Seven days after coaptation of the musculocutaneous (recipient) nerve to the ulnar (donor) nerve, the nerves were immunohistochemically analysed using antibodies against neurofilament-H (RT97) and phosphorylated GAP-43 (p-GAP-43). The former labels all axons, including regenerating axons and degenerated axonal debris, while the latter only labels regenerating axons. Results demonstrated no regenerating nerves in the recipient nerve of group 1. In group 2, because nerve herniation from the perineurial opening partially injured donor nerve fibres, some regenerating axons extended proximally and distally along the partially injured fibres in the donor nerve; some of these regenerating axons also extended into the recipient nerve via the perineurial opening. In groups 3 and 4, thin regenerating axons were more prominent in recipient and donor nerves compared with group 2. Statistical evaluation revealed increased efficacy of perineurial opening and deliberate donor nerve injury in end-to-side nerve coaptation, suggesting that partial nerve fibre herniation with partial axonotmesis or neurotomesis was important for effective axonal regeneration in end-to-side nerve coaptation.

    DOI: 10.3109/2000656X.2012.696264

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  • Growth cone molecules: Molecular basis of growth cone functions revealed by proteomic analysis 査読

    Michihiro Igarashi

    Seikagaku84 ( 9 ) 753 - 766   2012年

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    記述言語:日本語  

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  • Expression and function of neuronal growth-associated proteins (nGAPs) in PC12 cells 査読

    Jia Lu, Motohiro Nozumi, Kosei Takeuchi, Haruki Abe, Michihiro Igarashi

    NEUROSCIENCE RESEARCH70 ( 1 ) 85 - 90   2011年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER IRELAND LTD  

    The growth cone plays crucial roles in neural wiring, synapse formation, and axonal regeneration. Continuous rearrangement of cytoskeletal elements and targeting of transported vesicles to the plasma membrane are essential to growth cone motility; however, the proteins directly involved in these processes and their specific functions are not well established. We recently identified 17 proteins as functional marker proteins of the mammalian growth cone and as neuronal growth-associated proteins in rat cortical neurons (nGAPs; Nozumi et al., 2009). To determine whether these 17 proteins are growth cone markers in other neuronal cell types, we examined their expression and function in PC12D cells. We found that all 17 nGAPs were highly concentrated in the growth cones of PC12D cells, and that knockdown of all of them by RNAi reduced or inhibited neurite outgrowth, indicating that all of the 17 nGAPs may be general growth cone markers. Among them, eight proteins were shown to regulate the amount of F-actin in PC12D growth cones. Two of these nGAP that are cytoskeletal proteins. Cap1 and Sept2, increased the mean growth cone area and the mean neurite length by regulating the amount of F-actin; Sept2 also induced filopodial growth. Taken together, our data suggested that some of the nGAPs were generalized markers of the growth cone in multiple neuronal cell types and some of them, such as Cap1 and Sept2, regulated growth cone morphology through rearrangement of F-actin and thereby controlled neurite outgrowth. (C) 2011 Elsevier Ireland Ltd and the Japan Neuroscience Society. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.neures.2011.01.006

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  • Predicted expansion of the claudin multigene family 査読

    Katsuhiko Mineta, Yasuko Yamamoto, Yuji Yamazaki, Hiroo Tanaka, Yukiyo Tada, Kuniaki Saito, Atsushi Tamura, Michihiro Igarashi, Toshinori Endo, Kosei Takeuchi, Sachiko Tsukita

    FEBS LETTERS585 ( 4 ) 606 - 612   2011年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    Claudins (Cldn) are essential membrane proteins of tight junctions (TJs), which form the paracellular permselective barrier. They are produced by a multi-gene family of 24 reported members in mouse and human. Based on a comprehensive search combined with phylogenetic analyses, we identified three novel claudins (claudin-25, -26, and -27). Quantitative RT-PCR revealed that the three novel claudins were expressed in a tissue- and/or developmental stage-dependent manner. Claudins-25 and -26, but not claudin-27, were immunofluorescently localized to TJs when exogenously expressed in cultured MDCK and Eph epithelial cell lines. These findings expand the claudin family to include at least 27 members.
    Structured summary:
    Claudin-25 and ZO-1 colocalize by fluorescence microscopy (View interaction)
    ZO-1 and Claudin-26 colocalize by fluorescence microscopy (View interaction) (C) 2011 Federation of European Biochemical Societies. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.febslet.2011.01.028

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  • Chondroitin sulfate N-acetylgalactosaminyltransferase-1 is required for normal cartilage development 査読

    Yumi Watanabe, Kosei Takeuchi, Susumu Higa Onaga, Michiko Sato, Mika Tsujita, Manabu Abe, Rie Natsume, Minqi Li, Tatsuya Furuichi, Mika Saeki, Tomomi Izumikawa, Ayumi Hasegawa, Minesuke Yokoyama, Shiro Ikegawa, Kenji Sakimura, Norio Amizuka, Hiroshi Kitagawa, Michihiro Igarashi

    BIOCHEMICAL JOURNAL432 ( 1 ) 47 - 55   2010年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PORTLAND PRESS LTD  

    CS (chondroitin sulfate) is a glycosaminoglycan species that is widely distributed in the extracellular matrix. To understand the physiological roles of enzymes involved in CS synthesis, we produced CSGalNAcT1 (CS N-acetylgalactosaminyltransferase 1)-null mice. CS production was reduced by approximately half in CSGalNAcT1-null mice, and the amount of short-chain CS was also reduced. Moreover, the cartilage of the null mice was significantly smaller than that of wild-type mice. Additionally, type-II collagen fibres in developing cartilage were abnormally aggregated and disarranged in the homozygous mutant mice. These results suggest that CSGalNAcT1 is required for normal CS production in developing cartilage.

    DOI: 10.1042/BJ20100847

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  • A stochastic model of neuronal growth cone guidance regulated by multiple sensors 査読

    Taichiro Kobayashi, Kenshi Terajima, Motohiro Nozumi, Michihiro Igarashi, Kouhei Akazawa

    JOURNAL OF THEORETICAL BIOLOGY266 ( 4 ) 712 - 722   2010年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACADEMIC PRESS LTD- ELSEVIER SCIENCE LTD  

    Neuronal growth cones migrate directionally under the control of axon guidance molecules, thereby forming synapses in the developing brain. The signal transduction system by which a growth cone detects surrounding guidance molecules, analyzes the detected signals, and then determines the overall behavior remains undetermined. In this study, we describe a novel stochastic model of this behavior that utilizes multiple sensors on filopodia to respond to guidance molecules. Overall growth cone behavior is determined by using only the concentration gradients of guidance molecules in the immediate vicinity of each sensor. The detected signal at each sensor, which is treated as a vector quantity, is sent to the growth cone center and then integrated to determine axonal growth in the next step by means of a simple vector operation. We compared the results of computer simulations of axonal growth with observations of actual axonal growth from co-culture experiments using olfactory bulb and septum. The probabilistic distributions of axonal growth generated by the computer simulation were consistent with those obtained from the culture experiments, indicating that our model accurately simulates growth cone behavior. We believe that this model will be useful for elucidating the as yet unknown mechanisms responsible for axonal growth in vivo. (c) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.jtbi.2010.07.036

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  • Identification of functional marker proteins in the mammalian growth cone 査読

    Motohiro Nozumi, Tetsuya Togano, Kazuko Takahashi-Niki, Jia Lu, Atsuko Honda, Masato Taoka, Takashi Shinkawa, Hisashi Koga, Kosei Takeuchi, Toshiaki Isobe, Michihiro Igarashi

    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA106 ( 40 ) 17211 - 17216   2009年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATL ACAD SCIENCES  

    Identification of proteins in the mammalian growth cone has the potential to advance our understanding of this critical regulator of neuronal growth and formation of neural circuit; however, to date, only one growth cone marker protein, GAP-43, has been reported. Here, we successfully used a proteomic approach to identify 945 proteins present in developing rat forebrain growth cones, including highly abundant, membrane-associated and actin-associated proteins. Almost 100 of the proteins appear to be highly enriched in the growth cone, as determined by quantitative immunostaining, and for 17 proteins, the results of RNAi suggest a role in axon growth. Most of the proteins we identified have not previously been implicated in axon growth and thus their identification presents a significant step forward, providing marker proteins and candidate neuronal growth-associated proteins.

    DOI: 10.1073/pnas.0904092106

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  • A novel method for RNA interference in neurons using enhanced green fluorescent protein (EGFP)-transgenic rats 査読

    Jia Lu, Motohiro Nozumi, Hiroshi Fujii, Michihiro Igarashi

    NEUROSCIENCE RESEARCH61 ( 2 ) 219 - 224   2008年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER IRELAND LTD  

    RNA interference (RNAi) is the simplest way of examining gene function by inhibiting expression. However, due to the low rate of introducing short interfering RNA (siRNA) into neurons, it is difficult to discriminate into which neurons that have been successfully introduced. Here, we used neurons from transgenic rats expressing enhanced green fluorescent protein (EGFP), and we simultaneously applied small interfering RNAs (siRNAs) against EGFP and a targeted gene to the EGFP-expressing neurons. EGFP fluorescence and immunoreactivity of the protein were then assessed by immunofluorescence microscopy. Quantitative analysis of the immunofluorescence confirmed that loss of EGFP closely correlates with loss of the target protein. These results indicate that this method can be used in a wider range of the neuroscientific research, especially in genome-wide studies. (c) 2008 Elsevier Ireland Ltd and the Japan Neuroscience Society. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.neures.2008.02.008

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  • Expression of cutaneous fatty acid-binding protein (C-FABP) in prostate cancer: Potential prognostic marker and target for tumourigenicity-suppression 査読

    Elwin A. Morgan, Shiva S. Forootan, Janet Adamson, Christopher S. Foster, Hiroshi Fujii, Michihiro Igarashi, Carol Beesley, Paul H. Smith, Youqiang Ke

    INTERNATIONAL JOURNAL OF ONCOLOGY32 ( 4 ) 767 - 775   2008年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PROFESSOR D A SPANDIDOS  

    C-FABP or E-FABP is a metastasis inducing gene over expressed in human prostate carcinomas. To study its prognostic significance, an archival set of prostate tissues was analysed immunohistochemically. Levels of both nuclear and cytoplasmic C-FABP expression in carcinoma cells were significantly higher than those in normal and BPH tissues and the increased C-FABP was significantly associated with a reduced patient survival time. To test the therapeutic potential of targeting C-FABP, a clone (Si-clone-2) of cells was established by interfering C-FABP expression in highly malignant PC-3M cells. Suppression of C-FABP in cancer cells significantly inhibited their proliferation and tumourigenicity in vitro. When Si-clone-2 cells were orthotopically implanted into the prostate gland of mouse, 2/13 mice produced primary tumours with an average size of 23 +/- 5 mg, and no metastasis was produced in any of the 13 animals. Whereas in the control group, all 14 mice produced primary tumours with an average size of 1450 +/- 370 mg and 9/14 (64.3%) produced metastasis. When inoculated subcutaneously, all 5 mice inoculated with control cells developed tumours from day 4, with an average size of 1471 +/- 544 mm(3) at 5 weeks after the inoculation; whereas Si-clone-2 cells produced no tumours in any of the 5 animals at any time-point, indicating the suppression occurred at the initiation stage. Our results suggest that C-FABP may be used as a potential prognostic marker to predict patient outcome and the increased C-FABP expression is a possible target to inhibit the malignant progression of prostate cancer cells.

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  • [Molecular mechanisms of the vesicular recycling involved in Ca2+-dependent neurotransmission]. 査読

    Igarashi M, Watanabe M, Ohko K

    Tanpakushitsu kakusan koso. Protein, nucleic acid, enzyme53 ( 4 Suppl ) 448 - 452   2008年3月

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  • Establishment and characterization of monoclonal and polyclonal antibodies against human intestinal fatty acid-binding protein (I-FABP) using synthetic regional peptides and recombinant I-FABP 査読

    Satoshi Kajiura, Tetsuya Yashiki, Hiroyuki Funaoka, Yasuhiko Ohkaru, Ken Nishikura, Tatsuo Kanda, Yoichi Ajioka, Michihiro Igarashi, Katsuyoshi Hatakeyama, Hiroshi Fujii

    JOURNAL OF IMMUNOASSAY & IMMUNOCHEMISTRY29 ( 1 ) 19 - 41   2008年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:TAYLOR & FRANCIS INC  

    We have succeeded in raising highly specific anti-human intestinal fatty acid-binding protein (I-FABP) monoclonal antibodies by immunizing animals with three synthetic regional peptides, i.e., the amino terminal (RP-1: N-acetylated 1-19-cysteine), middle portion (RP-2: cysteinyl-91-107) and carboxylic terminal (RP-3: cysteinyl-121-131) regions of human I-FABP, and the whole I-FABP molecule as antigens. We also raised a polyclonal antibody by immunizing with a recombinant (r) I-FABP.
    To ascertain the specificity of these antibodies for human I-FABP, the immunological reactivity of each was examined by a binding assay using rI-FABP, partially purified native I-FABP and related proteins such as liver-type (L)-FABP, heart-type (H)-FABP, as well as the regional peptides as reactants, and by Western blot analysis. In addition, the expression and distribution of I-FABP in the human gastrointestinal tract were investigated by an immunohistochemical technique using a carboxylic teminal region-specific monoclonal antibody, 8F9, and a polyclonal antibody, DN-R2.
    Our results indicated that both the monoclonal and polyclonal antibodies established in this study were highly specific for I-FABP, but not for L-FABP and H-FABP. Especially, the monoclonal antibodies raised against the regional peptides, showed regional specificity for the I-FABP molecule.
    Immunoreactivity of I-FABP was demonstrated in the mucosal epithelium of the jejunum and ileum by immunohistochemical staining, and the immunoreactivity was based on the presence of the whole I-FABP molecule but not the presence of any precursors or degradation products containing a carboxylic terminal fragment.
    It is concluded that some of these monoclonal and polyclonal antibodies, such as 8F9, 4205, and DN-R2, will be suitable for use in research on the immunochemistry and clinical chemistry of I-FABP because those antibodies can recognize both types of native and denatured I-FABP. In order to detect I-FABP in blood samples, it is essential to use this type of antibody, reactive to native type of I-FABP. It is anticipated that, in the near future, such a method for measuring I-FABP will be developed as a useful tool for diagnosing intestinal ischemia by using some of these antibodies.

    DOI: 10.1080/15321810701735005

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  • Drebrin attenuates the interaction between actin and myosin-V 査読

    Ryoki Ishikawa, Kaoru Katoh, Ayumi Takahashi, Ce Xie, Koushi Oseki, Michitoshi Watanabe, Michihiro Igarashi, Akio Nakamura, Kazuhiro Kohama

    BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS359 ( 2 ) 398 - 401   2007年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACADEMIC PRESS INC ELSEVIER SCIENCE  

    Drebrin-A is an actin-binding protein localized in the dendritic spines of mature neurons, and has been suggested to affect spine morphology [K. Hayashi, T. Shirao, Change in the shape of dendritic spines caused by overexpression of drebrin in cultured cortical neurons, J. Neurosci. 19 (1999) 3918-3925]. However, no biochemical analysis of drebrin-A has yet been reported. In this study, we purified drebrin-A using a bacterial expression system, and characterized it in vitro. Drebrin-A bound to actin filaments with a stoichiometry of one drebrin molecule to 5-6 actin molecules. Furthermore, drebrin-A decreased the Mg-ATPase activity of myosin V. In nitro motility assay revealed that the attachment of F-actin to glass surface coated with myosin-V was decreased by drebrin-A, but once F-actin attached to the surface, the sliding speed of F-actin was unaffected by the presence of drebrin A. These findings suggest that drebrin-A may affect spine dynamics, vesicle transport, and other myosin-V-driven motility in neurons through attenuating the interaction between actin and myosin-V. (c) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.bbrc.2007.05.123

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  • Roles of calmodulin and calmodulin-binding proteins in synaptic vesicle recycling during regulated exocytosis at submicromolar Ca2+ concentrations 査読

    Michihiro Igarashi, Michitoshi Watanabe

    NEUROSCIENCE RESEARCH58 ( 3 ) 226 - 233   2007年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER IRELAND LTD  

    Calcium ion is required at various concentrations for vesicular recycling in the presynaptic terminal. Although calmodulin (CaM) is the most abundant Ca2+-binding protein and has a submicromolar affinity for Ca2+, it is not the Ca2+ sensor for vesicular fusion because this process requires Ca2+ concentrations above 1 mu M. Several lines of evidence, however, suggest that CaM mediates the regulation of vesicular recycling by submicromolar Ca2+ via novel protein-protein interactions. In this review, we discuss recent findings on how CaM regulates synaptic vesicle recycling by controlling the SNARE mechanism, which is the molecular machinery that mediates exocytosis. (C) 2007 Elsevier Ireland Ltd and the Japan Neuroscience Society. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.neures.2007.03.005

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  • Myosin-Va regulates exocytosis through the submicromolar Ca2+-dependent binding of syntaxin-1A 査読

    M Watanabe, K Nomura, A Ohyama, R Ishikawa, Y Komiya, K Hosaka, E Yamauchi, H Taniguchi, N Sasakawa, K Kumakura, T Ushiki, O Sato, M Ikebe, M Igarashi

    MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL16 ( 10 ) 4519 - 4530   2005年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER SOC CELL BIOLOGY  

    Myosin-Va is an actin-based processive motor that conveys intracellular cargoes. Synaptic vesicles are one of the most important cargoes for myosin-Va, but the role of mammalian myosin-Va in secretion is less clear than for its yeast homologue, Myo2p. In the current studies, we show that myosin-Va on synaptic vesicles interacts with syntaxin-1A, a t-SNARE involved in exocytosis, at or above 0.3 mu M Ca2+. Interference with formation of the syntaxin-1A-myosin-Va complex reduces the exocytotic frequency in chromaffin cells. Surprisingly, the syntaxin-1A-binding site was not in the tail of myosin-Va. but rather in the neck, a region that contains calmodulin-binding IQ-motifs. Furthermore, we found that syntaxin-1A binding by myosin-Va in the presence of Ca2+ depends on the release of calmodulin from the myosin-Va neck, allowing syntaxin-1A to occupy the vacant IQ-motif. Using an anti-myosin-Va neck antibody, which blocks this binding, we demonstrated that the step most important for the antibody's inhibitory activity is the late sustained phase, which is involved in supplying readily releasable vesicles. Our results demonstrate that the interaction between myosin-Va and syntaxin-1A is involved in exocytosis and suggest that the myosin-Va neck contributes not only to the large step size but also to the regulation of exocytosis by Ca2+.

    DOI: 10.1091/mbc.E05-03-0252

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  • Myosin-Va regulates exocytosis through the submicromolar Ca2+-dependent binding of syntaxin-1A 査読

    M Watanabe, K Nomura, A Ohyama, R Ishikawa, Y Komiya, K Hosaka, E Yamauchi, H Taniguchi, N Sasakawa, K Kumakura, T Ushiki, O Sato, M Ikebe, M Igarashi

    MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL16 ( 10 ) 4519 - 4530   2005年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER SOC CELL BIOLOGY  

    Myosin-Va is an actin-based processive motor that conveys intracellular cargoes. Synaptic vesicles are one of the most important cargoes for myosin-Va, but the role of mammalian myosin-Va in secretion is less clear than for its yeast homologue, Myo2p. In the current studies, we show that myosin-Va on synaptic vesicles interacts with syntaxin-1A, a t-SNARE involved in exocytosis, at or above 0.3 mu M Ca2+. Interference with formation of the syntaxin-1A-myosin-Va complex reduces the exocytotic frequency in chromaffin cells. Surprisingly, the syntaxin-1A-binding site was not in the tail of myosin-Va. but rather in the neck, a region that contains calmodulin-binding IQ-motifs. Furthermore, we found that syntaxin-1A binding by myosin-Va in the presence of Ca2+ depends on the release of calmodulin from the myosin-Va neck, allowing syntaxin-1A to occupy the vacant IQ-motif. Using an anti-myosin-Va neck antibody, which blocks this binding, we demonstrated that the step most important for the antibody's inhibitory activity is the late sustained phase, which is involved in supplying readily releasable vesicles. Our results demonstrate that the interaction between myosin-Va and syntaxin-1A is involved in exocytosis and suggest that the myosin-Va neck contributes not only to the large step size but also to the regulation of exocytosis by Ca2+.

    DOI: 10.1091/mbc.E05-03-0252

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  • Role of Ser50 phosphorylation in SCG10 regulation of microtubule depolymerization 査読

    T Togano, M Kurachi, M Watanabe, G Grenningloh, M Igarashi

    JOURNAL OF NEUROSCIENCE RESEARCH80 ( 4 ) 475 - 480   2005年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY-BLACKWELL  

    Members of the stathmin-like protein family depolymerize microtubules (MTs), probably due to the ability of each stathmin monomer to bind two tubulin heterodimers in a complex (T2S complex). SCG10, a member of this family, is localized in the growth cone of neurons. It has four identified sites of serine phosphorylation (S50, S63, S73, and S97). Of these, S50 and S97 are phosphorylated by cAMP-dependent protein kinase, an enzyme involved in growth cone guidance. When the equivalent sites in stath-mins are phosphorylated, they lose their ability to depolymerize MTs. We investigated the specific role of the two cAMP-dependent protein kinase (PKA) phosphorylation sites in SCG10. A mutant of SCG10 phosphorylated only on S50 retained the ability to depolymerize MTs, but SCG10 phosphorylated on S97 or on both S50 and S97 lost MT-depolymerizing activity. Surface plasmon resonance studies revealed that the phosphorylation of SCG10 at these sites reduced the tubulin heterodimer binding, mainly due to a reduced rate of association. In particular, compared to the two other phosphorylated forms, SCG10 phosphorylated at S50 had a significantly smaller dissociation constant for the binding of the first tubulin heterodimer and larger association and dissociation rate constants for the binding of the second heterodimer. This indicates that the phosphorylation of S50 compensates for the effect of phosphorylation at other sites by modulating T2S complex formation. Furthermore, these results suggest that S50-P maintains MT-depolymerizing activity, which indicates that the biological functions of phosphorylation at S50 and S97 are different. (c) 2005 Wiley-Liss, Inc.

    DOI: 10.1002/jnr.20462

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  • [Molecular mechanisms of central synapse formation and maturation] 査読

    Igarashi M

    Tanpakushitsu kakusan koso. Protein, nucleic acid, enzyme49 ( 3 Suppl ) 263 - 269   2004年2月

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    出版者・発行元:3 Suppl  

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  • Minimal residues in linker domain of syntaxin 1A required for binding affinity to Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II 査読

    K Nomura, A Ohyama, Y Komiya, M Igarashi

    JOURNAL OF NEUROSCIENCE RESEARCH72 ( 2 ) 198 - 202   2003年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY-LISS  

    The linker domain is important for the conformational change syntaxin 1A, which enables it to act as a SNARE for exocytosis. We found that when applied exogenously, the linker domain is a potent inhibitor of exocytosis through inhibiting interaction between autophosphorylated CaMKII and endogenous syntaxin 1A (Ohyama et al. [2002] J. Neurosci. 22:3342-3351). To identify the simplest and the most potent inhibitor for exocytosis, we further characterized the linker domain and determined the minimal number of residues required for CaMKII binding. The minimal length of the CaMKII-binding site was 145-172 residues and a loss of 6172 considerably weakened affinity for CaMKII. The basic amino acid clusters, 8151 and K146, were indispensable for binding, whereas 8148 was not. A comparison of the CaMKII-binding in several syntaxin isoforms revealed that the substitution of S162, attenuated CaMKII-binding activity. These results suggest that S162 is an important residue as well as the basic amino acid cluster within region 145-172 of the linker domain. (C) 2003 Wiley-Liss, Inc.

    DOI: 10.1002/jnr.10563

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  • Regulation of exocytosis through Ca2+/ATP-dependent binding of autophosphorylated Ca2+/calmodulin-activated protein kinase II to syntaxin 1A. 査読

    Ohyama A, Hosaka K, Komiya Y, Akagawa K, Yamauchi E, Taniguchi H, Sasagawa N, Kumakura K, Mochida S, Yamauchi T, Igarashi M

    The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience22 ( 9 ) 3342 - 3351   2002年5月

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    出版者・発行元:9  

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  • Melanophilin directly links Rab27a and myosin Va through its distinct coiled-coil regions 査読

    K Nagashima, S Torii, ZH Yi, M Igarashi, K Okamoto, T Takeuchi, T Izumi

    FEBS LETTERS517 ( 1-3 ) 233 - 238   2002年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    Rab GTPases regulate the membrane transport pathways by recruiting their specific effector proteins. Melanophilin, a putative Rab effector, has recently been identified as a gene that is mutated in leaden mice, in which peripheral localization of melanosomes is impaired in melanocytes. Genetic studies suggest that three coat-color mutation genes, dilute (Myova(d)), ashen (Rah27a(ash)), and leaden (Mlph(ln)), act in the same or overlapping pathways. Here we have cloned and characterized a human melanophilin homolog, which belongs to the rabphilin3/granuphilin-like Rab effector family. Cosedimentation assays using recombinant proteins reveal that melanophilin directly binds to Rab27a and myosin Va through its N-terminal and its first C-terminal coiled-coil region, respectively. Moreover, we show that Rab27a, melanophilin, and myosin Va form a ternary complex in the human melanocyte cell line HMV-II. These findings suggest that melanophilin has a role in bridging Rab27a on melanosomes and myosin Va on actin filaments during melanosome transport. We also propose that the Rab-binding region conserved in a novel rabphilin3/ granuphilin-like Rab effector family constitutes an alpha-helix-based coiled-coil structure. (C) 2002 Federation of European Biochemical Societies. Published by Elsevier Science B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/S0014-5793(02)02634-0

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書籍等出版物

  • Significance of the SNARE mechanism in growth cones.

    Molecular Mechanisms of Axon Growth and Nerve Pattern Formation.  1997年 

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MISC

  • 神経成長円錐における Arp2/3 complex の動態イメージング

    東ヶ崎健, 海老原利枝, 小島亜矢子, 野住素宏, 五十嵐道弘, 加藤薫

    バイオイメージング17 ( 2 ) 230 - 231   2008年10月

  • 神経伝達物質の放出 カルシウム依存性神経伝達に関する小胞リサイクリングの分子機構 (神経の分化,回路形成,機能発現) -- (神経系の機能分子)

    五十嵐道弘, 渡部通寿, 大湖健太郎

    蛋白質核酸酵素53 ( 4 ) 448 - 452   2008年3月

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    出版者・発行元:共立出版  

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  • 2P221 成長円錐のプロテオミクスで同定されたアクチン関連蛋白質は10タイプの動態を示す(細胞生物的課題(接着・運動・骨格・伝達・膜),口頭発表,第45回日本生物物理学会年会)

    海老原利枝, 白川彩弓, 戸高玲子, 野住素広, 小澤睦, 五十嵐道弘, 加藤薫

    生物物理47 ( 1 )   2007年11月

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    出版者・発行元:日本生物物理学会  

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  • 2P225 DrebrinによるADF/cofilin活性阻害(細胞生物的課題(接着・運動・骨格・伝達・膜),ポスター発表,第45回日本生物物理学会年会)

    石川良樹, 加藤薫, 高橋あゆみ, 五十嵐道弘, 中村彰男, 小浜一弘

    生物物理47 ( 1 )   2007年11月

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    出版者・発行元:日本生物物理学会  

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  • 2P220 神経成長円錐におけるアクチン関連蛋白質Arpファミリーの可視化解析(細胞生物的課題(接着・運動・骨格・伝達・膜),ポスター発表,第45回日本生物物理学会年会)

    東ヶ崎健, 海老原利枝, 小澤睦, 野住素宏, 五十嵐道弘, 加藤薫

    生物物理47 ( 1 )   2007年11月

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    出版者・発行元:日本生物物理学会  

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  • プロテオミクスの手法で同定された成長円錐のアクチン関連蛋白質の網羅的動態観察

    白川彩弓, 戸高玲子, 野住素広, 小澤睦, 五十嵐道弘, 加藤薫

    バイオイメージング15 ( 2 ) 85 - 86   2006年10月

  • 成長円錐のプロテオミクスによるアクチン調節タンパク質の同定

    野住素広, 加藤薫, 五十嵐道弘

    バイオイメージング15 ( 2 ) 45 - 46   2006年10月

  • 中枢シナプス終末形成の分子機序 (神経回路の機能発現のメカニズム) -- (受容体とシナプス形成)

    五十嵐道弘

    蛋白質核酸酵素49 ( 3 ) 263 - 269   2004年2月

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    出版者・発行元:共立出版  

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  • <綜説>神経系における新しいCa^2+依存性蛋白質間相互作用

    五十嵐道弘

    新潟医学会雑誌116 ( 7 ) 299 - 305   2002年7月

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    出版者・発行元:新潟大学  

    In neurons, exocytosis is performed through the SNARE mechanism. Syntaxin 1A is a key component of the SNARE mechanism. Since exocytosis requires both Ca^&lt;2+&gt; and ATP, we searched for Ca^&lt;2+&gt;/ATP-dependent syntaxin-binding proteins from the rat brain and discovered CaMK II At Ca^&lt;2+&gt; concentrations exceeding 10^&lt;-6&gt;M, only autophosphorylated CaMK II bound to syntaxin. CaMK II bound to the linker domain of syntaxin, unlike any other known syntaxin-binding proteins. CaMK II-syntaxin complexes were also detected in synaptosomes by immunoprecipitation, and when reconstituted in vitro, recruited...

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  • Globular tail of myosin-(]G0005[) is bound to VAMP/Synaptobrevin

    Biochemical and Biophysical Research Communications280 ( 4 ) 988 - 991   2001年

  • The GABA<sub>A</sub> recept or in growth cones.

    Journal of Neuroscience Research58 ( 3 ) 407 - 416   1999年

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  • 日加合同神経科学ワークショップ「神経発達と可塑性」に参加して

    五十嵐道弘

    神経化学37 ( 4 ) 25 - 27   1998年12月

  • Stimulation of L-type Ca<sub>2+</sub> channel in growth cones activates two independent signaling pathways. (共著)

    J. Neurosci. Res.51 ( 6 ) 682 - 696   1998年

  • 軸索成長の制御に関与する情報伝達系 (特集・軸索誘導)

    五十嵐道弘

    生体の科学48 ( 6 ) 542 - 554   1997年12月

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    出版者・発行元:金原一郎記念医学医療振興財団  

    DOI: 10.11477/mf.2425901268

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  • 成長円錐における軸索伸長の分子機構

    五十嵐道弘

    神経組織の成長・再生・移植9 ( 1 ) 11 - 12   1997年6月

  • 軸索成長の分子機構--膜面積拡大の観点から

    五十嵐道弘

    医学のあゆみ180 ( 2 ) 138 - 140   1997年1月

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    出版者・発行元:医歯薬出版  

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  • The SNARE complex in growth cones. (共著)

    J. Neurosci.17 ( 4 ) 1460 - 70   1997年

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  • 成長円錐におけるL型及びN型カルシウムチャネル

    大林克巳, 福良治彦, 井上洋, 小宮義璋, 五十嵐道弘

    神経化学35 ( 3 ) 596 - 597   1996年9月

  • 成長円錐におけるSNARE複合体の性質

    五十嵐道弘, 小宮義璋

    神経化学35 ( 3 ) 600 - 601   1996年9月

  • 成長円錐におけるGABA_A受容体を介する情報伝達系

    福良治彦, 五十嵐道弘, 小宮義璋

    神経化学35 ( 3 ) 598 - 599   1996年9月

  • 成長円錐におけるアミロイド前駆体タンパク質(APP)

    孫小燕, 五十嵐道弘, 小宮義璋

    日本分子生物学会年会プログラム・講演要旨集19   1996年8月

  • Growth cone collapse and inhibition of neurite growth by Botulinum neurotoxin C1: A t-SNARE is involved in axonal growth

    M Igarashi, S Kozaki, S Terakawa, S Kawano, C Ide, Y Komiya

    JOURNAL OF CELL BIOLOGY134 ( 1 ) 205 - 215   1996年7月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:ROCKEFELLER UNIV PRESS  

    The growth cone is responsible for axonal growth, where membrane expansion is most likely to occur. Several recent reports have suggested that presynaptic proteins are involved in this process; however, the molecular mechanism details are unclear, We suggest that by cleaving a presynaptic protein syntaxin, which is essential in targeting synaptic vesicles as a target SNAP receptor (t-SNARE), neurotoxin C1 of Clostridium botulinum causes growth cone collapse and inhibits axonal growth. Video-enhanced microscopic studies showed (a) that neurotoxin C1 selectively blocked the activity of the central domain (the vesicle-rich region) at the initial stage, but not the lamellipodia in the growth cone; and (b) that large vacuole formation occurred probably through the fusion of smaller vesicles from the central domain to the most distal segments of the neurite, The total surface area of the accumulated vacuoles could explain the membrane expansion of normal neurite growth. The gradual disappearance of the surface labeling by FITC-WGA on the normal growth cone, suggesting membrane addition, was inhibited by neurotoxin C1, The experiments using the peptides derived from syntaxin, essential for interaction with VAMP or alpha-SNAP, supported the results using neurotoxin C1. Our results demonstrate that syntaxin is involved in axonal growth and indicate that syntaxin may participate directly in the membrane expansion that occurs in the central domain of the growth cone, probably through association with VAMP and SNAPs, in a SNARE-like way.

    DOI: 10.1083/jcb.134.1.205

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  • LIGAND-INDUCED GROWTH CONE COLLAPSE - AMPLIFICATION AND BLOCKADE BY VARIANT GAP-43 PEPTIDES

    M IGARASHI, WW LI, Y SUDO, MC FISHMAN

    JOURNAL OF NEUROSCIENCE15 ( 8 ) 5660 - 5667   1995年8月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS INC  

    Growth cones are powerful amplifiers for signals from the microenvironment. Their collapse can be triggered by cell surface components of myelin and brain membranes, as well as by soluble ligands, including neurotransmitters. GAP-43 is a protein concentrated on the inner surface of the growth cone membrane. Assayed in isolation, it interacts with the heterotrimeric protein, G(o), and in oocytes it amplifies the effects of ligand-triggered G protein activation. We wished to examine whether GAP-43 serves to amplify signals at the growth cone. The G(o), stimulating region of GAP-43 is encoded in the 10 amino acids (MLCCMRRTKQ) of the first exon. We examined the effect of this peptide upon chick dorsal root ganglion growth cone collapse and neurite retraction triggered by brain membranes or myelin, as well as by serotonin. We find that application of the GAP-43 1-10 peptide amplifies the effects of all three ligands. The amplification is greater when GAP-43 1-10 is injected intracellularly. Peptides with amino acid substitutions for the two cysteine residues manifest parallel changes in growth cone collapse and G(o) stimulation. In particular, tyrosine or methionine substitutions cause the peptide to inhibit G(o) and to block induced growth cone collapse. The GAP-43 peptides therefore regulate the sensitivity of growth cones to extrinsic signals. The modified peptides serve as a starting point for the design of reagents to enhance CNS regeneration.

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  • 成長円錐の情報伝達系

    五十嵐道弘

    蛋白質核酸酵素40 ( 9 ) p1100 - 1114   1995年7月

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    出版者・発行元:共立出版  

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  • 成長円錐におけるGABA_A受容体複合体とその性質

    福良治彦, 五十嵐道弘, 小宮義璋

    神経組織の成長・再生・移植7 ( 1 ) 7 - 8   1995年6月

  • GAP-43 AMINO-TERMINAL PEPTIDES MODULATE GROWTH CONE MORPHOLOGY AND NEURITE OUTGROWTH

    SM STRITTMATTER, M IGARASHI, MC FISHMAN

    JOURNAL OF NEUROSCIENCE14 ( 9 ) 5503 - 5513   1994年9月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:SOC NEUROSCIENCE  

    The neuronal growth-associated protein GAP-43 is expressed maximally during development and regeneration, and is enriched at the cytosolic surface of the growth cone membrane. GAP-43 can activate the GTP-binding protein G(o), which is also a major component of the growth cone membrane. These findings have led to the hypothesis that GAP-43 might modulate neurite outgrowth by altering G-protein activity.
    Here we define the sequence requirements for GAP-43 amino terminal peptide stimulation of G(o), and test these peptides as potential modulators of neurite outgrowth. The first 10 amino acids of GAP-43, Met-Leu-Cys-Cys-Met-Arg-ArgThr-Lys-Gln, stimulate G(o). Substitutions at particular residues reveal that cys3, cys4, arg6, and lys9 are critical, but arg7 is not.
    Both the GAP-43(1-10) peptide and the G-protein-activating peptide mastoparan induce growth cone collapse and inhibit neurite extension from embryonic chick dorsal root ganglion and retinal neurons. This is likely to be mediated by G-proteins: pertussis toxin blocks the inhibition, and mutant peptides that do not activate G(o) do not alter outgrowth. In contrast to the case with embryonic chick dorsal root ganglion cells, neurite outgrowth from N1E-115 neuroblastoma cells is stimulated by GAP-43(1-10). This is probably also a G-protein-mediated event because it is blocked by pertussis toxin, because the sequence requirements match those for G(o) stimulation, and because mastoparan stimulates outgrowth from these cells. The longer GAP-43(1-25) peptide does not alter neurite outgrowth unless the cells are permeabilized, suggesting an intracellular site of action.
    These data identify a novel set of compounds that modulate neurite outgrowth, and also support the notion that GAP-43 can alter neurite extension by modulating pertussis toxin-sensitive G-protein activity in the growth cone.

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  • DECREASED SYNAPTIC DENSITY IN AGED BRAINS AND ITS PREVENTION BY REARING UNDER ENRICHED ENVIRONMENT AS REVEALED BY SYNAPTOPHYSIN CONTENTS

    S SAITO, S KOBAYASHI, Y OHASHI, M IGARASHI, Y KOMIYA, S ANDO

    JOURNAL OF NEUROSCIENCE RESEARCH39 ( 1 ) 57 - 62   1994年9月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:WILEY-LISS  

    Changes in synaptic density in various brain regions were assessed among different age groups of rats maintained in ordinary small cages, as determined by synaptophysin assay. The synaptophysin content in hippocampus decreases as early as in the adult stage. The most remarkable decrement occurs in occipital cortex. In other regions, synaptophysin contents decrease in senescence to 60-77% of the respective peak values during young and adult stages. The other rat group reared under enriched environment in a large cage until 30 months of age was examined for synaptic density, and was revealed to maintain the similar levels as in young, or even higher levels in frontal, temporal, entorhinal cortices and hippocampus. These results indicate that the synaptic density in cerebrum decreases in senescence and this decrease can be prevented by rearing under enriched environment. (C) 1994 Wiley-Liss, Inc.

    Web of Science

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  • Characterristics of gangliosides including O-acetylated species, in growth cone membranes at several development stages of rat forebrain.

    Developmental Brain Research78 ( 1 ) 17 - 24   1994年

  • EFFECTS OF INHALATIONAL ANESTHETICS ON BIOCHEMICAL EVENTS IN GROWING NEURONAL TIPS

    S SAITO, T FUJITA, M IGARASHI

    ANESTHESIOLOGY79 ( 6 ) 1338 - 1347   1993年12月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:LIPPINCOTT-RAVEN PUBL  

    Background: The influence of general anesthetics on developing organs has been a source of concern for many years. The central nervous system, which is developing rapidly at the time of birth, is of special interest in this regard. in this study, the biochemical characteristics of developing neural tips (growth cones) were examined after exposure to anesthetics to elucidate the molecular mechanism by which long-lasting alterations in the nervous system, including neuroteratogenicity, as previously described, were evoked.
    Methods. Neonatal rats were exposed to an atmosphere containing inhalational anesthetics (1% halothane or 75% nitrous oxide) or a control atmosphere (25% O2 and 75% N2) for 6 h at postnatal day 1. After this exposure, growth cone particles were isolated from the forebrain using a recently devised cell fractionation method at postnatal days 2, 3, 4, and 5. Protein composition, phosphoprotein patterns, and protein kinase C (PKC) activities of the isolated growth cones were compared between each group exposed to anesthetics and the control group. The dose-response relationship of the action of anesthetics on PKC activity was also examined (at 0.5 and 0.75% halothane and 25 and 50% N2O).
    Results. The increase in body weight and brain wet weight were not significantly affected by exposure to either anesthetic. No apparent influence on protein composition was observed by sodiumdodecylsulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). However, calcium-dependent protein phosphorylation of the 46 kDa protein and of the 80 kDa protein, which is reported to be mediated by PKC, were significantly reduced after exposure to the anesthetics. A direct assay of PKC activity in growth cone particles indicated that PKC activity in the growth cone was 70.6 +/- 9.6% of the control value at 24 h after exposure to 1% halothane, and 63.2 +/- 4.9% after exposure to 75% nitrous oxide. Exposure to 0.75% halothane or 50% nitrous oxide had a similar, but lesser, effect on this parameter. In contrast, exposure to 0.5% halothane or 25% nitrous oxide evoked no apparent effect. Thus, the PKC activity in growth cone particles, which is thought to play an important role in signal transduction in the developing brain, was shown to be affected by exposure to inhalational anesthetics over a range of concentrations.
    Conclusions. Considering the crucial role of growth cones in the establishment of the neuronal network, the interruption of signal transduction in the growth cone at a time that is critical in directing the neurite extension may evoke a long-lasting alteration in the neural network. Therefore, the effect of inhalational anesthetics on the growth cone enzyme observed in this study may have a major role in the mechanism that induces morphologic or behavioral neuroabnormalities in later life.

    Web of Science

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  • MEDIATION BY G-PROTEINS OF SIGNALS THAT CAUSE COLLAPSE OF GROWTH CONES

    M IGARASHI, SM STRITTMATTER, T VARTANIAN, MC FISHMAN

    SCIENCE259 ( 5091 ) 77 - 79   1993年1月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:AMER ASSOC ADVANCEMENT SCIENCE  

    During development, motion of nerve growth cones ceases on contact with particular targets. The signaling mechanism is unknown. In culture, growth cone collapse can be caused by solubilized embryonic brain membranes, central nervous system myelin, a 35-kilodalton protein isolated from myelin, and mastoparan. Collapse induced by each of these is blocked by pertussis toxin. Thus, collapse of growth cones is mediated by G protein-coupled receptors, which may be activated by proteins associated with the cell surface as well as by soluble ligands.

    DOI: 10.1126/science.8418498

    Web of Science

    PubMed

    CiNii Article

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  • Action mechanisms of growth cone-collapsing factors

    Bull. Jpn. Neurochem. Soc32 ( 1 ) 364 - 365   1993年

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  • Characteristics of gangliosides including O-acetylated species in growth cone membranes

    Soc. Neurosci. Abstr19,1290   1993年

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  • GAP-43-derived peptides modulating Go activation can alter the sensitivity of growth cones to collapsing factors

    Neurosci. Res18 ( (Suppl.) ) S128   1993年

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  • Composition changes of gangliosides in growth cone membranes at several developmental stages

    J. Jpn. Biochem. Soc65 ( 8 ) 989   1993年

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  • ACTIN-BINDING PROTEINS IN THE GROWTH CONE PARTICLES (GCP) FROM FETAL-RAT BRAIN - A 44-KDA ACTIN-BINDING PROTEIN IS ENRICHED IN THE FETAL GCP FRACTION

    M IGARASHI, T TASHIRO, Y KOMIYA

    DEVELOPMENTAL BRAIN RESEARCH67 ( 2 ) 197 - 203   1992年6月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    Neuronal growth cones, the motile tips of growing neurites, are thought to play a significant role in nerve growth. To study the role of actin in their motility. we examined actin-binding proteins in growth cone particles (GCP) isolated from fetal rat brain, using a blot-overlay method with biotinylated actin. Among the more than ten species of actin-binding proteins in the GCP, a 44 kDa protein was found specifically in growth cones and was enriched in the cytoskeletal and the membrane skeletal subfractions from the GCP. This protein binds to actin in a Ca2+- and Mg2+-dependent manner, and ATP enhances its binding to actin. The protein was predominantly present in the fetal GCP, but it is expressed at a much lower level in the neonatal GCP and not detected in adult synaptosomes. The protein also bound to a deoxyribonuclease I column and was eluted by EGTA-containing buffer. The 44 kDa protein appears to be a novel actin-binding protein. since none of the known actin-binding proteins exhibit this combination of properties. Our results suggest that the protein may be involved with the early stages of neurite extension.

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  • Biochemical characterization of nerve growth cones isolated from both fetal and neonatal rat forebrains : The growth cone particle fraction mainly consists of axonal growth cones

    Dev. Brain Res65 ( 2 ) 179 - 184   1992年

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  • TYROSINE PHOSPHORYLATION AND IMMUNODETECTION OF VINCULIN IN GROWTH CONE PARTICLE (GCP) FRACTION AND IN GCP-CYTOSKELETAL SUBFRACTIONS

    M IGARASHI, Y KOMIYA

    JOURNAL OF NEUROSCIENCE RESEARCH30 ( 1 ) 266 - 274   1991年9月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:WILEY-LISS  

    The growth cone, the motile tip of developing neuronal processes, is considered responsible for the exact guidance of axons and synaptogenesis. High activity of tyrosine kinases in growth cones may contribute to the functions of growth cones. Our previous work revealed that vinculin is one of the endogenous substrates for intrinsic tyrosine kinases in the growth cone particle (GCP) fraction isolated from fetal rat brain. In the present study, we examined tyrosine phosphorylation and immunoblot analysis of vinculin in various fractions from fetal rat brains and adult synaptosomal fraction. Tyrosine phosphorylation of vinculin in the GCP fraction was more prominent than in any other fraction from fetal brain or synaptosomes from adult. Compared to other fractions, however, the enrichment of vinculin in the GCP fraction was not observed. Tyrosine phosphorylation of vinculin in the fraction was inhibited by genistein, a specific tyrosine kinase inhibitor. Although vinculin was also phosphorylated by protein kinase C in the GCP fraction, it incorporated a much smaller amount of P-32 than MARCKS protein or GAP-43. The cytoskeletal subfraction from the GCP fraction contained a considerable amount of vinculin and it was one of the major substrates for tyrosine kinases in the GCP cytoskeleton. The membrane skeleton from the GCP fraction contained a low amount of vinculin but showed high kinase activity that phosphorylated vinculin. Taken together, our results suggest that tyrosine phosphorylation of vinculin contributes to the cytoskeletal organization of growth cones.

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  • SUBTYPES OF PROTEIN-KINASE-C IN ISOLATED NERVE GROWTH CONES - ONLY TYPE-II IS ASSOCIATED WITH THE MEMBRANE SKELETON FROM GROWTH CONES

    M IGARASHI, Y KOMIYA

    BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS178 ( 2 ) 751 - 757   1991年7月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:ACADEMIC PRESS INC JNL-COMP SUBSCRIPTIONS  

    DOI: 10.1016/0006-291X(91)90172-4

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  • Muscarinic acetylcholine receptors are expressed and enriched in growth cone membranes isolated from fetal and neonatal rat forebrain

    Neuroscience45 ( 3 ) 735 - 745   1991年

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  • DIFFERENCES IN LIPID-COMPOSITION BETWEEN ISOLATED GROWTH CONES FROM THE FOREBRAIN AND THOSE FROM THE BRAIN-STEM IN THE FETAL-RAT

    M IGARASHI, H WAKI, M HIROTA, Y HIRABAYASHI, K OBATA, S ANDO

    DEVELOPMENTAL BRAIN RESEARCH51 ( 1 ) 1 - 9   1990年1月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

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  • Vinculin is one of the major endogenous substrates for intrinsic tyrosine kinases in isolated growth cones

    Eur. J. Biochem193 ( 2 ) 551 - 558   1990年

  • 成長円錐の生物学

    五十嵐道弘

    蛋白質 核酸酸素35   464 - 479   1990年

  • Biology of nerve growth cones

    Protein, nucleic acid, and enzymes35 ( 4 ) 464 - 479   1990年

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  • A GANGLIOSIDE SPECIES (GD1-ALPHA) MIGRATES AT A SLOW RATE AND CMP-SIALIC ACID SEVERAL-FOLD FASTER IN XENOPUS SCIATIC-NERVE - FLUOROGRAPHIC DEMONSTRATION

    M IGARASHI, Y KOMIYA, M KUROKAWA

    JOURNAL OF NEUROCHEMISTRY47 ( 6 ) 1720 - 1727   1986年12月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:LIPPINCOTT-RAVEN PUBL  

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  • CMP-SIALIC ACID, THE SOLE SIALOSYL DONOR, IS INTRA-AXONALLY TRANSPORTED

    M IGARASHI, Y KOMIYA, M KUROKAWA

    FEBS LETTERS192 ( 2 ) 239 - 242   1985年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    DOI: 10.1016/0014-5793(85)80115-0

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Works(作品等)

  • シンタキシンの新規蛋白質間相互作用

    2001年

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  • The novel protein-protein interactions with syutasin

    2001年

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  • SCG10の成長円錐その分布

    2000年

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  • Localization of SCG10 in growth cones

    2000年

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共同研究・競争的資金等の研究

  • 原子間力顕微鏡による蛋白質複合体の効率的観察法の開発

    研究課題/領域番号:19659067  2007年 - 2008年

    文部科学省  科学研究費補助金(萌芽研究)  萌芽研究

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    資金種別:競争的資金

    1)カルモジュリン(CaM)とミオシンVの共発現によって、nativeなミオシンV複合体をSf9細胞で作成させた。基本的には作成可能であったが、必ずしも定量的に十分な精製標品が得られなかった。その理由としてはCaMの結合量が必ずしも化学量論的でなかった点が挙げられる。これを解決する策として、別に大腸菌で作成したCaMをミオシンVの粗抽出液に加えて結合させる方法を取った。但し、化学量論的な結合が十分でないと、凝集が強くなることがわかった。20年度における、原子間力顕微鏡での観察のために、効率的な作成の理論的な根拠が得られた。
    2)上記の標品をもとに、シンタキシンのアイソフォームとの定量的結合を表面プラズモン共鳴法で解析した。結合は定量的で、結合の解離定数については1A,2,3の間に差がないことがわかった。しかしすでに結合の絶対量は1Aが2,3よりも多いので、蛋白質の一部構造に結合抑制部位があることがわかった。
    3)作成したミオシンVのシナプスでの役割について引き続き解析した結果、ミオシンVとアクチンの相互作用は、シナプス後部(樹状突起棘)の特異蛋白質ドレブリンによって阻害されることを証明した(Ishikawa et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 359,398-401)。この結果は、脳から精製したミオシンV分子と差がなかったことから、量...

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  • 成長円錐のシナプス形成に関与するCa^<2+>センサーの探索と機能解析

    研究課題/領域番号:17023019  2005年 - 2009年

    文部科学省  科学研究費補助金(特定領域研究)  特定領域研究

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    資金種別:競争的資金

    1.成長円錐のプロテオミクスに基づいて、新規に見出された分子の機能解析を行うため、系統的RNAi法の開発を行って成功した(Lu, et. al., Neurosci Res, in press)。これに基づいて、成長円錐機能に関わる分子を20種類程度、同定した。さらにこれらの分子の成長円錐の特定部位への局在を決定した。また成長円錐に濃縮された90種類程度の分子のうち、特定のものについて成長円錐内の挙動の概要を明らかにした。
    2.また上記の方法で、FABP7(脳型脂肪酸結合蛋白質)の神経成長への寄与を証明した(Lu, et. al., Neurosci Res, in press)。さらに小腸型アイソフォーム(FABP4)の抗体作成に成功した(Kajiura, et. al., J Immunoassay Immunochem 29, 19-41.)。
    3.シンタキシン1AのR151Gノックインマウスの作成に成功し、解析を継続した。その結果、シナプス伝達、開口放出、シナプスの微細形態、筋力や高次脳機能に基づく行動などに、種々の異常が証明された。またコンドロイチン硫酸合成系の1つの酵素の欠損マウス作成に成功した。
    4.ミオシンVのシナプスでの役割について引き続き解析した結果、ミオシンVとアクチンの相互作用は、シナプス後部(樹状突起棘)の特異蛋白質ドレブリンによって阻害されることを...

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  • 脳の神経回路の機能解明

    研究課題/領域番号:16069101  2004年 - 2009年

    文部科学省  科学研究費補助金(特定領域研究)  特定領域研究

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    資金種別:競争的資金

    本研究は、脳の神経回路の機能解明を目指す特定領域研究(領域番号020:神経回路機能)の総括班として、研究方針の決定、研究項目の策定、研究の評価と情報発信などを行う。神経回路は、動物の身体が出来上がるにつれて「形成」され、成長・発達につれて機能的に「成熟」する。動物が成体となるまでに、脳領域の特異性に応じて「発現」される個々の神経回路の独特な機能が完成する。本研究領域では、様々な研究手法を結集してこれら3つのプロセスの解明を目指してきた。このため、A01:神経回路の形成、A02:神経回路の機能的成熟、A03:神経回路の特異的機能発現、という研究項目を設定し、12名の研究者による計画研究と総括班を置いた。これに公募研究を加え、「脳の神経回路の機能解明」をめざして研究を推進した。また、本領域は、脳関連の4特定領域研究(018:統合脳、019:高次脳機能学、021:分子脳科学、022:病態脳)との密接な連携と協力の下に、統合脳5領域として運営している。平成19年度は、7月に領域内評価委員4名と外部評価委員2名によって、計画班員12名の研究進捗状況の評価を行った。8月に「統合脳5領域」合同でワークショップを開催したが、本年度は本領域の総括班が企画して、3つのテーマ別のシンポジウム(「樹状突起・スパイン」、「小脳」、「特徴抽出」)と、外国人招待講演者2名を含むワークショップ「カルシウムシ...

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  • カルモジュリン結合蛋白質によるシンタキシン機能のCa^<2+>依存性制御の解析

    研究課題/領域番号:16044216  2004年 - 2005年

    文部科学省  科学研究費補助金(特定領域研究)  特定領域研究

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    資金種別:競争的資金

    シナプス小胞のリサイクリングは、種々のステップで異なる濃度のCa^<2+>を要求すると考えられている。報告者は、小胞のtranslocationに関わるsubcellular Ca^<2+>(0.1-1μM)を要求する、syntaxin-1Aの結合蛋白質としてmyosin-Vを見出し、その解析を行った。この分子が、syntaxin-1Aと結合する結合部位を明らかにするため、原子間力顕微鏡によって複合体形成を直接、可視化することに成功した。その結果、結合は明確にneck部分で生じていることを証明した。Neck部分に結合するCaMはsubmicromolar Ca^<2+>依存性に解離し、CaMが外れたIQ domainにsyntaxin-1Aが結合することが示された。この部位を認識する抗体を作成して、副腎髄質クロマフィン細胞へ導入して開口放出への影響を調べたところ、開口放出は阻害された。さらに、この過程は開口放出の早い相には影響せず、小胞が供給されて生ずる遅い相の放出を選択的に阻害することがわかった。以上の結果はこの結合により、小胞がmyosin-Vを介して、形質膜のsyntaxin-1Aに結合でき、SNARE複合体形成を進める前段階であるtetheringの分子的実体である可能性を示している。
    非神経細胞の形質膜型syntaxinアイソフォームであるsyntaxin-2,3,...

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  • 成長円錐のプロテオミクスに基づく新規軸索ガイダンス分子受容体の発見

    研究課題/領域番号:16015240  2004年

    文部科学省  科学研究費補助金(特定領域研究)  特定領域研究

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    資金種別:競争的資金

    成長円錐の900種類の同定蛋白質のうち、受容体と思われる蛋白質を分類した。この中には、軸索ガイダンス分子受容体(plexin, Eph receptor)、ニューロトロフィン受容体、伝達物質受容体(GABA-A受容体;グルタミン酸受容体)、LDL受容体、シナプス安定化受容体(neurexin, latrophilin)などが主であったが、このほかにリガンド未知の受容体が10種類以上存在した。これのモティーフを解析し、そのリガンドと細胞内結合因子(情報伝達分子)を検索した。まず、受容体候補物質M6aの結合蛋白質を293細胞発現によるdual-tag法で解析したところ、10種類以上の蛋白質が結合した。これらを同定し、そのうち2種類の膜結合性蛋白質(SNAREモティーフを有するもの、およびleucine-rich repeatを有するもの)について、結合が本当に神経細胞内で生じているかを検討した。また受容体は糖蛋白質であることが多いため、細胞内で貯留しやすく、本来の結合蛋白質以外の細胞内因子と結合する可能性のあることがわかった。そこで、効率的なスクリーニングのために、糖鎖をはずしたM6aを発現して相互作用を解析する方法を検討した。
    またリガンドの検索については、Nogo receptor(NgR)のホモログであるNgR2に結合する蛋白質を生化学的に同定し、これがミエリン由来の軸索再...

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  • 発生工学を用いた自己リン酸化型CaMKIIとシンタキシンの結合の意義の解明

    研究課題/領域番号:15300123  2003年 - 2004年

    文部科学省  科学研究費補助金(基盤研究(B))  基盤研究(B)

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    資金種別:競争的資金

    1)シンタキシンに関して、神経型の1A以外のアイソフォームである3種類について、1A同様の相互作用が成り立つかどうかを検証した。その結果、上皮細胞型のシンタキシン2でほぼ同様の性状のCaMKII結合が起こることを証明した。しかし、結合の強さは1Aのそれよりも弱かった。また結合に必要なアミノ酸残基をいくつか同定することに成功した。
    2)シンタキシン1A,1Bに関して、CaMKII結合に関わるノックインマウスを作成するため、R151Gを変異導入したターゲッティングベクターを完成させた。またES細胞に導入して、スクリーニングを完了した。
    3)結合の定量化を量るため、SCG10とtubulinの結合を例に用いて、表面プラズモン共鳴法によって解析した。その結果、結合の親和性が変化していなくても、結合量の変化が認められる例があり、プラズモン共鳴での速度解析で差が認められることが明らかとなった。
    4)シンタキシンに関してもう一つ、カルシウム依存性で生ずる結合分子を同定した結果、これはミオシンVという分子モーターであった。この結合でミオシンVの運動性は変わりがなかった。またこの結合の分子機構を検討し、カルシウム依存性のカルモジュリン解離とリンクしていることを証明した。
    5)成長円錐に関する抑制的分子であるNogo receptorに関して、そのホモログの1つNgRH2に関する結合実験を解析し...

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  • プロテオミクスによる成長円錐からシナプス終末への分子過程の解明

    研究課題/領域番号:15029218  2003年 - 2004年

    文部科学省  科学研究費補助金(特定領域研究)  特定領域研究

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    資金種別:競争的資金

    2年目の本年度は、以下の研究を行った。
    1)プロテオミクスに基づき、成長円錐に特異的な微小管脱重合蛋白質SCG10が成長円錐に濃縮されていることを確認した。特にそのリン酸化がすべて同様の役割を果たすのか、否かを検討し、S50はリン酸化されても従来の説のように、微小管脱重合能を失わないことを証明した。またtubulin結合能をプラズモン共鳴法を用いて、正確に定量解析することにより、リン酸化は結合の親和性には影響せず、その結合速度を変化させることが可能であることを見出した。
    2)成長円錐および成長円錐膜において同定された900種類の蛋白質を分類し、免疫組織化学を行うもの、蛋白質間相互作用を解析するもの、siRNAを行うもの、等に分けた。一部は、免疫細胞化学を行って、成長円錐への濃縮程度に関するインデックスを作成した。
    3)成長円錐に特異的な膜結合蛋白質のひとつである、糖蛋白質M6aの結合蛋白質を10種類ほど同定した。これらのうち、特に相互作用が興味深い2種類の機能未知の蛋白質についてさらに詳細に検討した。またこのプローブが細胞内で糖鎖付加の際に細胞内の蛋白質と相互作用しやすいため、現在、糖鎖のない状態での相互作用の解析法を検討した。
    4)膜蛋白質で神経の成長に深く関与することをわれわれが数年前に証明したシンタキシンは成長円錐に濃縮されていることがわかった。成長円錐の挙動に関係する...

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  • 成長円錐退縮の分子機構における逆行性モーター分子の原子間力顕微鏡を用いた役割解析

    研究課題/領域番号:14658248  2002年

    文部科学省  科学研究費補助金(萌芽研究)  萌芽研究

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    資金種別:競争的資金

    研究代表者は成長円錐における小胞の動きの研究を継続しており、種々の小胞の局所的輸送に関与するモーター分子ミオシンVが、成長円錐の小胞に結合していることを見出した。この役割を明らかにするために、成長円錐の挙動に童要な役割を果たすCa^<2+>存在下で、ミオシンVに結合する分子を同定し、生化学的に解析した。この分子はシンタキシンという膜融合の中核的分子であり、結合には静止時よりもごくわずかなカルシウム濃度が必要であった。この分子間相互作用を可視化するために、分担者の牛木と原子間力顕微鏡による観察を行った。その結果、この分子間相互作用はミオシンVのneck domainという部分で起こっていることが明らかとなった。この部分はミオシン類のアクチンとの相互作用を調節する部位であるが、カルモジュリン及びこれと類縁のミオシン軽鎖以外、結合蛋白質は見出されておらず、本結合の発見がきわめて重要な意義を持つものと考えられる。さらにこの結合はダイマー構造をとっているミオシンVの1分子あたり、1分子のシンタキシンが結合するという結合の化学量論を決定することに成功した。またこの結合は、ミオシンVとアクチンの結合は阻害せず、独立に結合することを証明した。開口放出との関連性を追究し、この結合に関与する蛋白質複合体を現在、検討中である。さらにこの部位における蛋白質相互作用を網羅的に進めるため、分担者の桑野と...

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  • シナプス形成における成長円錐における開口放出の分子機構の成熟過程とその役割

    研究課題/領域番号:13041019  2001年 - 2002年

    文部科学省  科学研究費補助金(特定領域研究(A), 特定領域研究)  特定領域研究(A), 特定領域研究

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    資金種別:競争的資金

    成長円錐からシナプス終末への変化に関する生化学的指標の解明を目標に本研究を行なっている。この2年間の研究で、Ca^<2+>センサー蛋白質の集積が1つの重要な指標になることがあわかった。このようなCa^<2+>依存性の蛋白質間相互作用を検索する過程で、カルモジュリン依存性蛋白質キナーゼII(CaMKII)がシンタキシンとCa^<2+>依存性に結合することを解明した。この結合はカルシウム濃度が神経細胞の静止時の10^<-7>Mから、興奮開始時の10^<-6>Mに上昇したときに急激に生じて、カルシウム濃度が低下すると可逆的に解離することがわかった。また結合は自己リン酸化というCaMMKIIの活性化を伴うことがわかった。この結合はシンタキシンの立体構造変化に対応するリンカードメインという部位で起こり、この結合が神経細胞や内分泌細胞の開口放出に必要なことを確認した。さらに、この結合がどのようなアミノ酸残基の支配を受けているかを検討して、R151,K146,S162,T159の少なくとも4つの残基を含む145-172の28残基が必要であることが明らかとなった。これらのうち、いくつかが変異しているシンタキシンの非神経細胞型アイソフォームの中には、CaMKII結合能がきわめて低いものが見出された。これらの結果は、神経細胞におけるシナプス前終末の機能確立に、CaMKIIの集積による開口放出の厳...

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  • 軸索成長円錐のプロテオーム解析

    研究課題/領域番号:13210055  2001年

    文部科学省  科学研究費補助金(特定領域研究(C))  特定領域研究(C)

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    資金種別:競争的資金

    成長円錐におけるプロテオーム解析の第一段階として、蛋自質間のlinkage analysisをSNARE機構の中核分子syntaxinに関して行った。Ca/ATP依存性にsyntaxinに結合する蛋白質を脳から綱羅的に検索して、10種類程度の蛋白質を同定した。そのうち、カルモジュリン依存性蛋白キナーゼII(CaMKII)とsyntaxinの相互作用について、詳細に解析した。この結合は、Ca^<2+>濃度が10^<-6>M以上になったときだけ生じ、CaMKIIが自己リン酸化したものだけが結合することを証明した。また脱リン酸化や、Ca^<2+>濃度減少で結合も減少することから、この結合は可逆的である。CaMKIIはsyntaxinのlinker domainと呼ばれるシンタキシンの構造変化に重要な部位に結合する事がわかった。
    CaMKIIの触媒能はこの結合の有無に無関係であった。SyntaxinはCaMKII, SNAP-25, synaptotagmin Iと内因性の複合体を形成していることがわかった。またCaMKIIはMunc-18と競合して、open formに結合するものと結論された。クロマフィン細胞で開口放出によるカテコールアミンの遊離をamperometry法で測定したところ、結合部位であるlinker domainは開口放出頻度を半減させた。また上頸神経節細胞では後...

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  • 伝達物質放出の制御によるシナプス伝達の可塑性

    研究課題/領域番号:12898022  2000年

    文部科学省  科学研究費補助金(基盤研究(C))  基盤研究(C)

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    資金種別:競争的資金

    シナプスにおける伝達物質放出量は神経回路のオン・オフを決定する重要な因子であり、シナプス伝達の可塑性にも深く関わっているものと考えられる。過去9年程の研究の急速な進展によって伝達物質放出の分子機序が解明され始めている。本研究においては伝達物質放出制御によるシナプス伝達の可塑性機構の解明に向けて、研究分担者間での議論、研究発表会を頻繁に行うとともに、共同研究を実施した。また、本研究の終了後もこの分野の今後の発展を促進するため、学会、シンポジウム等を通じて尽力することとなった。本研究の成果を基にして特定領域研究(B)を申請した。
    本研究の期間は1年間であったが、伝達物質放出機構に関して、SNAREに結合する細胞質蛋白質シナーフィン/コンプレキシンが放出に必須であり、それがSNARE複合体のオリゴマーを形成することによって作用すること、シナプス小胞膜蛋白質シナプトタグミンのシナプス小胞のドッキングと膜融合における役割とその機能を担うドメインの同定、SNARE蛋白質と細胞骨格系の相互作用等の重要な新知見がもたらされた。また、神経終末のシナプス小胞はいくつかのプールに分かれているが、それらのプール間の移動におけるcAMPの関与もショジョウバエを用いて明らかにされた。さらに海馬や視覚皮質の神経回路およびその発達過程における伝達物質放出の制御とその生理的意義についての研究成果もシナプス伝...

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  • 軸索成長円錐からシナプス前終末への変換機構の分子基盤の解明

    研究課題/領域番号:12053211  2000年

    文部科学省  科学研究費補助金(特定領域研究(A))  特定領域研究(A)

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    資金種別:競争的資金

    軸索成長円錐の小胞輸送機構、および膜融合装置の分子機構を成熟シナプス終末と対比させながら、軸索終末の成熟化とシナプス形成機構を解析した。
    (a)成長円錐の開口放出における分子機構を検討し、成長円錐ではATP依存性のSNARE機構は既に作動しているものの、GTP依存rab3Aサイクリングは未発達であることを証明した。その原因は、rab3Aのアダプター蛋白やrab3A GEPの不足にあることを確認した。rab3サイクリングは成長円錐からシナプスに成熟する際に獲得される性質と考えられた。
    (b)成長円錐に存在している微小管脱重合蛋白質SCG10は、軸索成長関連蛋白質の1つと考えられているが、成長円錐において、SCG10は小胞に結合して局在することを明らかにした。また、成長円錐小胞に局在化するのに必要なSCG10のドメインを決定した。
    (c)アクチン依存性運動のモーター分子ミオシンVが、小胞膜蛋白質VAMPと結合することを見出した。またこの結合がカルモジュリンによってCa^<2+>依存的に修飾されることを証明した。従来は、シナプス小胞のみに存在するsynaptophysinの関与が不可欠と考えられていたが、この結果は、VAMPが成長円錐小胞を含めて種々の小胞のミオシンV受容体である可能性を示している。

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  • 成長円錐における軸索ガイダンス分子・受容体間相互作用のリアルタイムイメージングケモトロピズムの可視化による実証

    研究課題/領域番号:11878153  1999年

    文部科学省  科学研究費補助金(萌芽的研究)  萌芽的研究

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    資金種別:競争的資金

    成長円錐は神経回路形成期に軸索の先端に形成され、活発な運動性と正確な分子認識に基いて、シナプス形成を担う。われわれは軸索ガイダンス機構をさらに精密に解析するために,成長円錐の軸索ガイダンス分子の挙動を可視化する実験系を構築すべく、以下の実験を行った。この系に関与する抑制性の受容体およびリガンドの組み合わせに着目し、ephrin-Eph receptorの系を選んだ。次いで、この系がSNARE複合体の会合を変化させるかどうかを、HEK293細胞発現系と成長円錐を共存させ、その後、蛋白複合体を大きさによって分離する方法で解析した。その結果、蛋白複合体は解離する方向に移動する可能性が示唆された。この事はわれわれの作業仮説である「軸索の成長・退縮は成長円錐のSNARE複合体の会合・解雇に対応する」という考えが正しいことが証明されたものと考えられる。さらに開口放出を促進するクモ毒素ラトロキシンで成長円錐を刺激すると糸状足の急速な退縮が可視化された。詳細にこの現象を解析すると、成長円錐の糸状足は先端の接着性が減少して、張力を維持できなくなる事によって退縮すること、シュワン細胞のように容受体を待たない細胞は全く形態変化が無いこと、などから成長円錐の形態変化はラトロトキシン受容体を介して、軸索ガイダンスの情報伝達系をもとに生じることが分かった。この結果は、ラトロトキシン受容体が発生期には軸索...

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  • 成長円錐小胞に結合するSNARE複合体の新規制御意白の構造・機能解析

    研究課題/領域番号:09680758  1997年 - 1998年

    文部科学省  科学研究費補助金(基盤研究(C))  基盤研究(C)

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    資金種別:競争的資金

    成長円錐で最も重要なsecond messengerはCa^<2+>であるが、成長円絆のCa^<2+>濃度の調節機構やCa^<2+>下流の情報伝達機構は明らかでない。本研究で、成熟シナプスと異なり、成長円錐においてはL型Ca^<2+>チャネルが量的にも多く、機能的にも活性があることを見出した。さらにこのチャネルから流入したCa^<2+>が、C-キナ-ゼとカルパインを独立に活性化することを証明した。成長円錐においてカルパインは脳スペクトリンを分解し、膜骨格のα-アクチニンが遊離することが分かった。以上の結果は、成長円錐において、種々の軸索ガイダンス分子によって生ずるL型チャネルの活性化が成長円錐の形態変化に重要な役割を担っていることを意味しており、成長円錐の2つの領域における情報伝達を同時に制御する可能性を示唆している。
    開口分泌の過程でSNARE機構とならんで、rab3A cyclingがあり、両者の相互作用は明らかでない。開口分泌を神経終末で惹起するLTXは成長円錐において、Ca^<2+>非依存性に伝達物質放出を惹起した。この応答はボツリヌス毒素感受性で、成長円錐のLTX依存性はSNARE機構の関与を介すると考えられた。この時、成長円錐ではLTX感受性は1/10程度で、rab3A結合性GDP/GTP変換も成長円錐小胞では起こりがたいことが分かった。この結果は、開口分泌におけ...

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  • 特異的分子プロ-ブの開発によるexocytosisの分子機構の解明

    研究課題/領域番号:09273206  1997年

    文部科学省  科学研究費補助金(重点領域研究)  重点領域研究

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    資金種別:競争的資金

    神経成長円錐における細胞間相互作用とそれに基づく細胞内情報伝達系の研究を継続して行い、以下の知見を得た。
    a.成長円錐にはシナプス終末に比べて、L型Ca^<2+>チャネルが高密度に存在していることを証明した。その生理的意義を明らかにすべく、単離成長円錐で生化学的解析を続け、このチャネルの活性化が、1)C-キナ-ゼ依存症のMARCKS protein,GAP-43の蛋白リン酸化と、2)カルパインの活性化に基づく脳スペクトリンの分解を引き起こすことを証明した。これらの反応に基づいて、膜骨格などの蛋白の分布に変化が生ずることを確認した。これらを総合すると、L型チャネルの活性化によって、C-キナ-ゼ系とカルパイン系が成長円錐の異なるドメインで作用することを強く示唆する結果を得た。
    b.成長円錐におけるシナプス終末への変化の過程をシナプス関連蛋白に着目して行っているが、今年はSNARE系(ATP依存性)とrab3A系(GTP依存系)の関連について、強制的に開口放出を引き起こすクモ毒素ラトロトキシンを用いて検討した。その結果、成長円錐ではrabphilin,rab-GEPの2種類の蛋白がきわめて少量で、rab3Aサイクリングが不完全であることを見出した。これらの蛋白を遺伝子的に作成し成長円錐に導入すると、成長円錐でもシナプスに近い効率で、開口放出を起こすことを確認した。これらのデ-タは、...

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  • 成長円錐のSNARE複合体:その役割と調節因子の解明

    研究課題/領域番号:08680833  1996年

    文部科学省  科学研究費補助金(基盤研究(C))  基盤研究(C)

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    資金種別:競争的資金

    成長円錐の機能の一つは神経突起の伸長であり、このためには膜面積の拡大が生ずる必要がある。報告者は「シナプス小胞の融合と同じメカニズムで小胞融合が成長円錐で生じて、突起の膜面積が拡大する」という仮説を立てた。ボツリヌス毒素C1と合成ペプチドを用いて培養神経細胞の成長円錐退縮という形態学的変化の直接的観察により、その仮説が正しいことを証明した。次いで、成長円錐におけるシンタキシンの生化学的な役割を検討するため、成長円錐の細胞分画法を用いて、成長円錐、成長円錐膜、成長円錐小胞を単離して、蛋白質間相互作用を詳細に調べた。シナプス小胞が存在しなくても、成長円錐小胞にはシンタキシン、SNAP-25,VAMPの3種で構成される80kDa複合体が結合していた。この複合体の存在は、成長円錐において伝達物質放出の準備に依存しない過程でのSNARE機構が存在することを意味している。しかし、このSNARE機構はシナプス終末のそれのコピ-ではないことが、明らかとなった。すなわち、成長円錐にはシナプス終末には存在するいくつかの(小胞融合に抑制的に働く)制御機構が欠如していることが証明された。これらの結果は、成長円錐においてはシナプス終末ほど厳密に小胞融合が抑制されていないことを意味し、軸索成長のために持続的に成長円錐でSNARE機構依存性の小胞融合が生じていることを意味する。またシナプス関連蛋白の成長円...

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  • 成長円錐からシナプス終末への変化過程の分子機構

    研究課題/領域番号:08271207  1996年

    文部科学省  科学研究費補助金(重点領域研究)  重点領域研究

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    資金種別:競争的資金

    成長円錐の機能の一つは神経突起の伸長であり、このためには膜面積の拡大が生ずる必要がある。報告者は「シナプス小胞の融合と同じメカニズムで小胞融合が成長円錐で生じて、突起の膜面積が拡大する」という仮説を立てた。ボツリヌス毒素C1と合成ペプチドを用いて培養神経細胞の成長円錐退縮という形態学的変化の直接的観察により、その仮説が正しいことを証明した。次いで、シナプス関連蛋白の成長円錐への集積過程を調べて、シナプス終末の形成は段階的なシナプス関連蛋白の蓄積によって生ずることを証明した。成長円錐におけるシンタキシンの生化学的な役割を検討するため、成長円錐の細胞分画法を用いて、成長円錐、成長円錐膜、成長円錐小胞を単離して、蛋白質間相互作用を詳細に調べた。成長円錐小胞にはシンタキシン、SNAP-25,VAMPの3種で構成される80kDa複合体が結合していた。この複合体はシナプス小胞が存在しなくても成長円錐に存在しており、成長円錐において伝達物質放出の準備に依存しない過程でのSNARE機構が存在することを意味している。しかし、このSNARE機構はシナプス終末のそれのコピ-ではないことが、明らかとなった。すなわち、成長円錐には、小胞融合に抑制的に働くいくつかの制御機構(シナプス終末に存在する)が欠如していることが証明された。これらの結果は、成長円錐においてはシナプス終末ほど厳密に小胞融合が抑制され...

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  • 神経活動によるシナプスの強化・固定のメカニズム

    研究課題/領域番号:07279105  1995年 - 1998年

    文部科学省  科学研究費補助金(重点領域研究, 特定領域研究(A))  重点領域研究, 特定領域研究(A)

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    資金種別:競争的資金

    (I) シナプス小胞associated protein
    (1) シナ-フィン(コンプレキシン)とシンタキシンの相互作用によるシンタキシンの立体構造の変化が伝達物質の放出に必須であることを証明した。(阿部)
    (2) 微小管結合タンパクの一つMAP1Bのリン酸化はシナプス形成に必須であるが,そのリン酸化部位は数十カ所に及び,そのいずれもが機能未知ドメインに集中していた。 (谷口)
    (3) PKCを活性化するフォルボルエステル投与により伝達物質の遊離が著しく増大されるが,それはPMAにより小胞と形質膜との融合確立の増大によることがわかった。(八尾)
    (4) 軸索成長円錐はCa非依存的なエキソサイト-シス機構を持ち,それを促進するrab3Aサイクリング機構はシナプス成熟に従って発達するものであることが分かった。(五十嵐)
    (II) associative learning
    (1) 1995年までに,我々は連合学習によって増加し,PKCによりリン酸化を受けて電位依存性Kチャンネルのコンダクタンスを低下させる水溶性低分子量タンパクcp-20(20kD)を見出し,その構造を明らかにしたが,本年はこれに加えてもう一つの低分子量タンパクp25a(分子量20kD)を発見した。このタンパク分子は通常のショウジョウバエではド-パミン刺激によりリン酸化が大いに促進されるが,代表的な3種類の学習・記憶...

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  • シナプス形成時における成長円錐からシナプス終末への変化過程の分子機構の研究

    研究課題/領域番号:07680837  1995年

    文部科学省  科学研究費補助金(一般研究(C))  一般研究(C)

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    資金種別:競争的資金

    成長円錐の機能の一つは神経突起の伸長であり、このためには膜面積の拡大が生ずる必要がある。報告者は「シナプス小胞の融合と同じメカニズムで小胞融合が成長円錐で生じて、その結果、突起の膜面積が拡大する」という仮説を立て、その検証を行った。膜融合に必須の蛋白質シンタキシンを選択的に分解する活性を有するボツリヌス毒素C1を培養神経細胞に投与すると、成長円錐の退縮が生じた。成長円錐の退縮は成長円錐機能の抑制を意味するので、シンタキシンが成長円錐の機能に必須であることが証明された。さらに、この過程をビデオで観察すると、小胞の多い領域の面積が選択的に縮小し、中に多数の巨大空胞が集積する像が観察された。これらの空胞は小胞同士が融合して形成される像も観察された。また、これらの空胞の表面積の総和が成長円錐での突起の膜面積拡大に相当するものであることが、画像解析によって示された。従って、巨大空胞は、毒素処理によって小胞が膜に融合出来ず、過剰に蓄積した小胞同士の異常な融合で形成されることが明らかとなった。さらに成長円錐の表面をFITC-WGAでラベルすると、成長円錐の螢光強度は経時的に減弱するが、毒素処理群ではその消退が遅延することを見いだした。これは成長円錐で膜付加が生じていることを証明している。また合成ペプチドを用いた実験から、シンタキシンと相互作用をする蛋白はVAMP及びα-SNAPであることが...

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  • 成長円錐からシナプス終末へ:成長円錐の停止信号とシナプス小胞の形成機構のリアルタイム解析

    研究課題/領域番号:07279208  1995年

    文部科学省  科学研究費補助金(重点領域研究)  重点領域研究

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    資金種別:競争的資金

    成長円錐の機能の一つは神経突起の伸長機能であり、このためには膜面積の拡大が生ずる必要がある。この機構は分かっていないが、成長円錐の小胞にその起源を求める考え方がある。報告者は「シナプス小胞の融合と同じメカニズムで小胞融合が成長円錐で生じて、その結果、突起の膜面積が拡大する」という、仮説を立て、その検証を行った、融合に必須の蛋白質シンタキシンを選択的に分解する活性を有するボツリヌス毒素C1を培養神経細胞に投与すると、成長円錐の退縮が生じた。成長円錐の退縮は、成長円錐機能の抑制を意味するので、シンタキシンが成長円錐の機能に必須であることが証明された。さらに、この過程をビデオで観察すると、小胞の多い領域の面積が選択的に縮小し、中に多数の巨大空砲が集積する像が観察された。これらの空砲は小胞同士が融合して形成される像も観察された。また、これらの空砲の表面積の総和が成長円錐での突起の膜面積拡大に相当するものであることが、画像解析によって示された。従って、巨大空砲は、毒素処理によって小胞が膜に融合出来ず、過剰に蓄積した小胞同士の異常な融合で形成されることが明らかとなった。さらに成長円錐の表面をFITC-WGAでラベルすると、成長円錐の螢光強度は経時的に減弱するが、毒素処理群ではその消退が遅延することを見いだした。これは成長円錐で膜付加が生じていることを証明している。よって、成長円錐ではシン...

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  • 神経成長円錐におけるG蛋白共役系とチロシンキナ-ゼ系の相互作用

    研究課題/領域番号:06780576  1994年

    文部科学省  科学研究費補助金(奨励研究(A))  奨励研究(A)

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    資金種別:競争的資金

    神経成長円錐を単離して、チロシンリン酸化を受ける蛋白を免疫プロッティングで検出したところ、少なくとも10種類の異なる蛋白が存在することが分かった。これらを膜結合性のものと可溶性のものに分けて、抗ホスホチロシン抗体のアフィニティ-カラムにより、部分精製を行った。それぞれ数種類の異なる蛋白を含んでいるので、さらに現在、各バンドの固定を進めている。
    G蛋白及びチロシンキナ-ゼの下流にある情報変換機構として、C-キナ-ゼがあるが、本年はC-キナ-ゼのうち、nPKC(Ca^<2+>非依存性)のものを調べた。nPKCのうち、成長円錐ではδPKCが主に存在していた。シナプトソ-ムでは、ホルボ-ルエステル刺激に依ってδPKCは膜から可溶性画分へ移行するが、成長円錐では反対に、可溶性画分から膜へ移行することを見いだした。δPKCはβPKCと異なり、膜骨格には存在せず、GAP-43とは共存していなかった。nPKCの活性化条件下で成長円錐での蛋白リン酸化はアラキドン酸により、抑制された。これはδPKCの性質を反映していると考えられる。
    成長円錐の成熟にともなう開口放出の変化を調べるために、シナプス前終末に特異的な蛋白の変化を調べたところ、シナプス小胞の融合に必要な蛋白の大部分が成長円錐にも存在することが証明された。大量の開口放出を引き起こすα-ラトロトキシンを用いた実験から、成長円錐には制御性の弱...

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  • 神経成長に関与するCa<sup>2+</sup>の役割とその制御機構の研究

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  • 神経成長円錐機能に関与する情報伝達機構の解析

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  • Role of Ca<sup>2+</sup> for regulation of neurite outgrowth

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  • Roles for neurite growth

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  • 神経突起の成長・再生を促進するペプチド系薬物の開発

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  • 成長円錐機能を保持する薬物の開発

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  • 成長円錐に存在する分子の機能

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  • Signal transduction mechanisms in nerve growth cones

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  • Design of drugs maintaining the growth cone function

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  • Design of peptides to overcome inhibition of nerve growth and regeneration

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