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脳の地図はどうやって作られるか? 大脳皮質と基底核を作り分ける初めのメカニズム 研究成果

掲載日:2020年11月11日

  脳が発生する際には、それぞれの部位に存在する神経幹細胞が異なる種類のニューロンやグリア細胞を生むことで部位特有の機能の獲得に貢献します。例えばニューロンには大きく分類して興奮性ニューロンと抑制性ニューロンが存在しますが、大脳においてこれらは発生期に背側と腹側の神経幹細胞からそれぞれ産み出されます。この脳の場所(背腹軸という位置の情報)に従った神経幹細胞の形成においては、大脳の最も背側の領域から分泌されるモルフォゲンのBMPとWntが神経幹細胞を「背側化」し、最も腹側の領域から分泌されるShhが「腹側化」に貢献することがわかっていました。しかし、どのようにして特定の場所の神経幹細胞からのみBMP、Wnt、Shhが発現するのかは不明でした。
 今回、東京大学大学院薬学系研究科博士課程3年の衛藤光大学院生、岸雄介講師、後藤由季子教授らの研究グループは、ポリコーム群タンパク質複合体(以下、PcG)に注目してそのメカニズムの一端を明らかにしました。まず、PcGの機能を欠損したマウスを作成すると、腹側の神経幹細胞が背側化することを見出しました。そしてPcGの働きを詳細に解析すると、本来発現するべきでない領域においてBMPやWnt遺伝子の発現をPcGが抑制して、モルフォゲンの発現領域を制限していることが示されました。この成果は、興奮性・抑制性ニューロンのバランスが崩れて発症する自閉症などの精神発達障害の発生メカニズムの解明などにつながることが期待されます。
 本研究成果は、日本時間11月11日(水)付で米国科学誌Nature Communicationsに掲載されました。
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図 本研究のモデル図

 

論文情報

Hikaru Eto, Yusuke Kishi*, Nayuta Yakushiji-Kaminatsui, Hiroki Sugishita, Shun Utsunomiya, Haruhiko Koseki & Yukiko Gotoh*, "The Polycomb group protein Ring1 regulates dorsoventral patterning of the mouse telencephalon," Nature Communications: 2020年11月11日, doi:10.1038/s41467-020-19556-5.

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