脳神経科学を社会へ還流する教育研究拠点　東北大脳科学グローバルCOE

拠点メンバー

仲村　春和（神経発生学）

脳科学グローバルCOEの５年間の研究

1. 中脳後脳境界部（峡部）は中脳後脳のオーガナイザーとして働き、FGF8が分泌されている。強いFGF8シグナルがRas-ERK経路を活性化すると小脳が誘導される。その経路の負の制御因子Sprouty2を強制発現し、ERK活性を抑えると、後脳は発生運命をかえ、小脳ではなく視蓋ヘと分化する。しかし、Fgf８bとドミナントネガティブSprouty2 (DN-Sprouty2)を強制発現し、ERKの活性をあげ続けると、中脳胞の運命転換はおこらず、本来の視蓋へと分化する。Fgf8b, DN-Sprouty2のエレクトロポレーション後、siRNAにより、DN-Sprouty2の発現を抑えると中脳胞は運命を転換し、小脳へと分化した。このことから、Ras-ERK経路は厳密に調節される必要があることがわかった。

2. FGF8-は視蓋の前後軸の形成にも関わっており、FGF8とEn2により前後軸が形成される。視蓋前後軸をephrinA2, A5を指標として視蓋前後軸形成を調べた。FGF8はephrinA2, A5ともにその発現を誘導し、視蓋に後ろとしての性質を与えるが、Ras-ERK経路により制御されるのはephrinA2の発現で，ephrinA5は別の経路による。En2により、ERKの発現は細胞自律的にはむしろ抑制されるが、その周りの細胞でFgf8が誘導され、En2は結果的に後ろとしての性質を付与することになる。

3. FGF8は核内にも局在し、Sprouty2の発現に関わっているらしいことを発見した。

4. アクチン結合タンパク、Coactosinがlamelipodiaに局在し、Racシグナルの下流で細胞のダイナミズムに関係しており、特に神経堤細胞の移動に重要であることを示した。

5.エレクトロポレーション法の改良を行った。
5-1トランスポゾンを用いてトランスジーンをゲノムに組み込む方法を、神経線維をラベルすることに応用した。これにより、これまで知られていなかった視蓋深部をとおる視神経線維の走行があることを発見した。
5-2 コンディショナルsiRNA法を開発した。Tetを投与することにより、任意の時期に標的遺伝子のノックダウンが可能となった。
5-3 発生初期ニワトリ胚へのエレクトロポレーションは胚へのダメージが大きいため、in vitroで行い、その後１日ほど卵殻外培養をして，解析していた。In vitroでエレクトロポレーション後、胚を卵に移植する方法を開発したことにより、器官形成への影響まで解析できるようになった。

代表的な論文

1. Suzuki-Hirano, A., Sato, and Nakamura, H. (2005) Regulation of isthmic Fgf8 signal by Sprouty2. Development, 132, 257-265.
2. Sato, T. and H. Nakamura (2004) The Fgf8 signal causes cerebellar differentiation by activating Ras-ERK signaling pathway. Development 131, 4275-4285.
3. Sato, T., Araki, I., Nakamura, H. (2001) Inductive signal and tissue responsiveness to define the tectum and the cerebellum. Development, 128: 2461-2469.
4. Katahira, T., Sato, T., Sugiyama, S., Okafuji, T., Araki, I., Funahashi J., and Nakamura, H. (2000) Interaction between Otx2 and Gbx2 defines the organizing center for the optic tectum. Mech. Dev. 91, 43-52.
5. Nakamura, H. (2001) Regionalisation of the optic tectum: Combination of the gene expression that defines the tectum. Trends Neurosci. 24, 32-39.

出版・媒体