リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

大学・研究所にある論文を検索できる 「Analysis of roles of AMPK in neuronal migration of developing neocortex」の論文概要。リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。

コピーが完了しました

URLをコピーしました

論文の公開元へ論文の公開元へ
書き出し

Analysis of roles of AMPK in neuronal migration of developing neocortex

内藤, 泰樹 東京大学 DOI:10.15083/0002006545

2023.03.24

概要

論文審査の結果の要旨
氏名

内藤

泰樹

本論文は、発生期の大脳新皮質における神経細胞移動の分子メカニ
ズムについて述べたものである。本論文は、序論、結果、考察、お
よび材料と方法の各項目から構成されている。第 1 章は、序論の項
であり、マウス大脳新皮質の正常な形成における神経細胞移動の重
要性を述べると共に、神経細胞の移動様式および移動に関与する分
子機構について、過去の知見を概説している。特に、神経細胞移動
における細胞骨格と細胞骨格上を移動するモーター分子の重要性を
述べると共に、モーター分子のひとつである細胞質ダイニンの制御
機構を研究対象とすることの重要性が記載されている。そして本論
文において AMP 活性化キナーゼ(AMPK)に着目するに至った経緯、
AMPK に関する過去の知見を概説している。第 2 章は、結果の項で
あり、
本研究で得られた結果が記述されている。2-1 章では AMPK、
および活性化型 AMPK が発生期マウス大脳新皮質において発現し、
活性化型 AMPK が細胞内で中心体近傍に局在することを示している。
さらに AMPK が微小管および細胞質ダイニンと細胞内で共局在する
ことを示している。2-2 章では子宮内電気穿孔法によりマウス胎仔
脳に遺伝子導入を行い、神経細胞において AMPK を発現抑制するこ
とで神経細胞移動が障害されることを示している。2-3 章では
AMPK の発現抑制により、神経細胞移動において核移動の過程が障
害され、その表現型がダイニン発現抑制による表現型と類似してい
ることを示している。2-4 章では共免疫沈降法により、AMPK とダ
イニン分子が相互作用をすることを示している。2-5 章では培養神
経細胞への AMPK 活性化剤、AMPK 阻害剤の暴露により、ダイニン
複合体のサブユニットであるダイニン中間鎖のリン酸化がそれぞれ
亢進、抑制されることを示している。さらに精製した分子を用い、
AMPK がダイニン中間鎖を直接リン酸化することを示し、質量分析
やリン酸化部位の変異体分子を用いたリン酸化解析により、そのリ
ン酸化部位をセリン 81 番残基に特定している。2-6 章では AMPK
阻害剤により培養細胞においてダイニンの輸送機能が抑制されるこ
と、さらにアミノ酸残基を置換した変異体を用いることによってセ
リン 81 番のリン酸化がダイニンの輸送機能に必要であることを示し
ている。2-7 章では変異体遺伝子をマウス胎仔に遺伝子導入するこ
1

とによって、ダイニン中間鎖セリン 81 番のリン酸化が神経細胞移動
に必要であること、さらにダイニン中間鎖セリン 81 番のリン酸化模
倣体の発現により AMPK 発現抑制による神経細胞移動障害が緩和さ
れることを示している。第 3 章は考察の項であり、結果の解釈が述
べられており、AMPK による神経細胞移動の制御に関して先行研究
の結果との相違、ダイニン中間鎖のセリン 81 番のリン酸化がダイニ
ンの機能に与える影響のメカニズム、神経細胞移動における AMPK、
ダイニン分子の機能に関して議論している。第 4 章は結論の項であ
り、本論文における結論が述べられている。第 5 章は材料と方法の
項であり、本研究で用いた実験手法について記載されている。第 6
章では本論文で引用した論文が記載されている。
マウス胎仔の大脳新皮質において、神経細胞が移動する際は神経細
胞の先端部分が伸長すると共に核が前方に移動し、これらのステッ
プが神経細胞移動の中枢である。細胞内には微小管と呼ばれる繊維
が張り巡らされており、この微小管に沿って核を運搬する役割を細
胞質ダイニンと呼ばれるモーター分子が担っている。本研究により、
AMPK が、移動中の細胞に発現しており、AMPK の機能解析の結果、
本分子が神経細胞の移動を担っていることを見出した。さらに、
AMPK は細胞質ダイニンの特定のアミノ酸残基をリン酸化し、ダイ
ニンの機能を正に調節することによって神経細胞の核移動に大きく
寄与することが明らかになった。
従来、神経細胞移動に細胞質ダイニンが極めて重要な役割を果たし
ていることが知られていたが、その制御機構についての知見は皆無
であった。本研究は細胞質ダイニンのリン酸化が神経細胞移動に重
要であることを世界に先駆けて報告する研究であり、神経細胞移動
の分子機序の理解を飛躍的に進展させると考えられる。したがって、
本論文は学位論文として十分な内容を含んでいると判断された。
なお、本論文の内容は、浅田直之氏、Minh Dang Nguyen 氏、眞田
佳門氏との共同研究であるが、論文提出者が主体となって研究を立
案・実行したもので、論文提出者の寄与が十分であると判断する。
また、審査会において、本文の記述を増やして序論や結果をわかり
やすくするように要求し、そのように本文が改訂された。以上を踏
まえ、審査委員会は全員一致で合格と判断した。したがって、博士
(理学)の学位を授与できると認める。

2

この論文で使われている画像

参考文献

Asada, N. and Sanada, K. (2010). LKB1-Mediated Spatial Control of GSK3 and

Adenomatous Polyposis Coli Contributes to Centrosomal Forward Movement and

Neuronal Migration in the Developing Neocortex. J. Neurosci. 30, 8852–8865.

Asada, N., Sanada, K. and Fukada, Y. (2007). LKB1 Regulates Neuronal Migration

and Neuronal Differentiation in the Developing Neocortex through Centrosomal

Positioning. J. Neurosci. 27, 11769–11775.

Bellion, A., Baudoin, J. P., Alvarez, C., Bornens, M. and Métin, C. (2005).

Nucleokinesis in tangentially migrating neurons comprises two alternating phases:

Forward migration of the Golgi/centrosome associated with centrosome splitting

and myosin contraction at the rear. J. Neurosci. 25, 5691–5699.

Bertipaglia, C., Gonçalves, J. C. and Vallee, R. B. (2018). Nuclear migration in

mammalian brain development. Semin. Cell Dev. Biol. 82, 57–66.

Blasier, K. R., Humsi, M. K., Ha, J., Ross, M. W., Smiley, W. R., Inamdar, N. A.,

Mitchell, D. J., Lo, K. W. H. and Pfister, K. K. (2014). Live cell imaging reveals

differential modifications to cytoplasmic dynein properties by phospho- and

dephosphomimic mutations of the intermediate chain 2C S84. J. Neurosci. Res. 92,

1143–1154.

Burkhardt, J. K., Echeverri, C. J., Nilsson, T. and Vallee, R. B. (1997).

Overexpression of the dynamitin (p50) subunit of the dynactin complex disrupts

dynein-dependent maintenance of membrane organelle distribution. J. Cell Biol.

139, 469–484.

Cooper, J. A. (2013). Mechanisms of cell migration in the nervous system. J. Cell Biol.

202, 725–734.

56

Dasgupta, B. and Chhipa, R. R. (2016). Evolving Lessons on the Complex Role of

AMPK in Normal Physiology and Cancer. Trends Pharmacol. Sci. 37, 192–206.

Echeverri, C. J., Paschal, B. M., Vaughan, K. T. and Vallee, R. B. (1996). Molecular

characterization of the 50-kD subunit of dynactin reveals function for the complex

in chromosome alignment and spindle organization during mitosis. J. Cell Biol.

132, 617–633.

Feng, Y. and Walsh, C. A. (2001). Protein–Protein interactions, cytoskeletal regulation

and neuronal migration . Nat. Rev. Neurosci. 2, 408–416.

Gao, F. J., Hebbar, S., Gao, X. A., Alexander, M., Pandey, J. P., Walla, M. D.,

Cotham, W. E., King, S. J. and Smith, D. S. (2015). GSK-3β Phosphorylation of

Cytoplasmic Dynein Reduces Ndel1 Binding to Intermediate Chains and Alters

Dynein Motility. Traffic 16, 941–961.

Ginty, D. D. and Segal, R. A. (2002). Retrograde neurotrophin signaling: Trk-ing

along the axon. Curr. Opin. Neurobiol. 12, 268–274.

Guerrini, R. and Parrini, E. (2010). Neuronal migration disorders. Neurobiol. Dis. 38,

154–166.

Harada, A., Takei, Y., Kanai, Y., Tanaka, Y., Nonaka, S. and Hirokawa, N. (1998).

Golgi vesiculation and lysosome dispersion in cells lacking cytoplasmic dynein. J.

Cell Biol. 141, 51–59.

Hatten, M. E. (1999). CENTRAL NERVOUS SYSTEM NEURONAL MIGRATION.

Annu. Rev. Neurosci. 22, 511–539.

Jaleel, M., McBride, A., Lizcano, J. M., Deak, M., Toth, R., Morrice, N. A. and

Alessi, D. R. (2005). Identification of the sucrose non-fermenting related kinase

SNRK, as a novel LKB1 substrate. FEBS Lett. 579, 1417–1423.

57

Jeon, S.-M. (2016). Regulation and function of AMPK in physiology and diseases. Exp.

Mol. Med. 48, e245–e245.

Kato, M. and Dobyns, W. B. (2003). Lissencephaly and the molecular basis of

neuronal migration. Hum. Mol. Genet. 12, R89–R96.

Kinoshita, E., Kinoshita-Kikuta, E., Takiyama, K. and Koike, T. (2005). Phosphatebinding Tag, a New Tool to Visualize Phosphorylated Proteins. Mol. Cell.

Proteomics 5, 749–757.

Kriegstein, A. R. and Noctor, S. C. (2004). Patterns of neuronal migration in the

embryonic cortex. Trends Neurosci. 27, 392–399.

Kuta, A., Deng, W., Morsi El-Kadi, A., Banks, G. T., Hafezparast, M., Pfister, K.

K. and Fisher, E. M. C. (2010). Mouse Cytoplasmic Dynein Intermediate Chains:

Identification of New Isoforms, Alternative Splicing and Tissue Distribution of

Transcripts. PLoS One 5, e11682.

Lizcano, J. M., Göransson, O., Toth, R., Deak, M., Morrice, N. A., Boudeau, J.,

Hawley, S. A., Udd, L., Mäkelä, T. P., Hardie, D. G., et al. (2004). LKB1 is a

master kinase that activates 13 kinases of the AMPK subfamily, including

MARK/PAR-1. EMBO J. 23, 833–843.

Marín, O., Valiente, M., Ge, X. and Tsai, L. H. (2010). Guiding neuronal cell

migrations. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2, 1–21.

Mitchell, D. J., Blasier, K. R., Jeffery, E. D., Ross, M. W., Pullikuth, A. K., Suo, D.,

Park, J., Smiley, W. R., Lo, K. W.-H., Shabanowitz, J., et al. (2012). Trk

Activation of the ERK1/2 Kinase Pathway Stimulates Intermediate Chain

Phosphorylation and Recruits Cytoplasmic Dynein to Signaling Endosomes for

Retrograde Axonal Transport. J. Neurosci. 32, 15495–15510.

58

Pfister, K. K., Salata, M. W., Dillman, J. F., Torre, E. and Lye, R. J. (1996a).

Identification and developmental regulation of a neuron-specific subunit of

cytoplasmic dynein. Mol. Biol. Cell 7, 331–43.

Pfister, K. K., Salata, M. W., Dillman, J. F., Vaughan, K. T., Vallee, R. B., Torre,

E. and Lye, R. J. (1996b). Differential expression and phosphorylation of the 74kDa intermediate chains of cytoplasmic dynein in cultured neurons and glia. J.

Biol. Chem. 271, 1687–1694.

Reiner, O., Karzbrun, E., Kshirsagar, A. and Kaibuchi, K. (2016). Regulation of

neuronal migration, an emerging topic in autism spectrum disorders. J.

Neurochem. 136, 440–456.

Roghi, C. and Allan, V. J. (1999). Dynamic association of cytoplasmic dynein heavy

chain 1a with the Golgi apparatus and intermediate compartment. J. Cell Sci. 112,

4673 LP – 4685.

Salina, D., Bodoor, K., Eckley, D. M., Schroer, T. A., Rattner, J. B. and Burke, B.

(2002). Cytoplasmic dynein as a facilitator of nuclear envelope breakdown. Cell

108, 97–107.

Schaar, B. T. and McConnell, S. K. (2005). Cytoskeletal coordination during neuronal

migration. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 102, 13652–13657.

Schroer, T. A. (2004). DYNACTIN. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 20, 759–779.

Shu, T., Ayala, R., Nguyen, M. D., Xie, Z., Gleeson, J. G. and Tsai, L. H. (2004).

Ndel1 operates in a common pathway with LIS1 and cytoplasmic dynein to

regulate cortical neuronal positioning. Neuron 44, 263–277.

Solecki, D. J., Trivedi, N., Govek, E. E., Kerekes, R. A., Gleason, S. S. and Hatten,

M. E. (2009). Myosin II motors and F-actin dynamics drive the coordinated

59

movement of the centrosome and soma during CNS glial-guided neuronal

migration. Neuron 63, 63–80.

Stein, S. C., Woods, A., Jones, N. A., Davison, M. D. and Carling, D. (2000). The

regulation of AMP-activated protein kinase by phosphorylation. Biochem. J. 345

Pt 3, 437–443.

Tanaka, T., Serneo, F. F., Higgins, C., Gambello, M. J., Wynshaw-Boris, A. and

Gleeson, J. G. (2004). Lis1 and doublecortin function with dynein to mediate

coupling of the nucleus to the centrosome in neuronal migration. J. Cell Biol. 165,

709–721.

Tsai, L. H. and Gleeson, J. G. (2005). Nucleokinesis in neuronal migration. Neuron

46, 383–388.

Tsai, J. W., Bremner, K. H. and Vallee, R. B. (2007). Dual subcellular roles for LIS1

and dynein in radial neuronal migration in live brain tissue. Nat. Neurosci. 10,

970–979.

Tuerk, R. D., Thali, R. F., Auchli, Y., Rechsteiner, H., Brunisholz, R. A.,

Schlattner, U., Wallimann, T. and Neumann, D. (2007). New Candidate Targets

of AMP-Activated Protein Kinase in Murine Brain Revealed by a Novel

Multidimensional Substrate-Screen for Protein Kinases. J. Proteome Res. 6, 3266–

3277.

Whyte, J., Bader, J. R., Tauhata, S. B. F., Raycroft, M., Hornick, J., Pfister, K. K.,

Lane, W. S., Chan, G. K., Hinchcliffe, E. H., Vaughan, P. S., et al. (2008).

Phosphorylation regulates targeting of cytoplasmic dynein to kinetochores during

mitosis. J. Cell Biol. 183, 819–834.

Williams, T., Courchet, J., Viollet, B., Brenman, J. E. and Polleux, F. (2011). AMP60

activated protein kinase (AMPK) activity is not required for neuronal development

but regulates axogenesis during metabolic stress. Proc. Natl. Acad. Sci. 108, 5849–

5854.

Zhang, X., Lei, K., Yuan, X., Wu, X., Zhuang, Y., Xu, T., Xu, R. and Han, M.

(2009). SUN1/2 and Syne/Nesprin-1/2 Complexes Connect Centrosome to the

Nucleus during Neurogenesis and Neuronal Migration in Mice. Neuron 64, 173–

187.

61

7. Acknowledgements

I would like to show my greatest appreciation to my supervisor, Professor Yoshikado

Sanada, for his valuable discussion and advice. I would like to appreciate Dr. Naoyuki

Asada for his helpful comments and advice for experimental techniques. I am grateful to

Dr. Minh Dang Nguyen for his advice, to Dr. Takahiko Matsuda for providing

pCAGEN, pCAGIG, pCAG-CFP plasmids, to Dr. Li-Huei Tsai for providing the Dynein

HC shRNA plasmid, to Dr. Yang Shi for providing the pBS-U6 plasmid. I would like to

thank Dr. Nobuhiro Kurabayashi and the other members of Sanada laboratory for their

valuable suggestions and discussion.

62

...

参考文献をもっと見る

全国の大学の
卒論・修論・学位論文

一発検索!

この論文の関連論文を見る