「神経突起自己回避」の版間の差分

ナビゲーションに移動 検索に移動

神経突起自己回避 (ソースを閲覧)

2020年7月18日 (土) 21:38時点における版

5,340 バイト除去 、 2020年7月18日 (土)
細
Masahitoyamagata (トーク) による編集を WikiSysop による直前の版へ差し戻しました
細編集の要約なし
細 (Masahitoyamagata (トーク) による編集を WikiSysop による直前の版へ差し戻しました)
タグ: 巻き戻し
9行目: 9行目:


{{box|text=　神経突起の自己回避は、ニューロンの発生過程で、分岐した自己の神経突起どうしが交錯して絡み合うことを防ぐための機構である。細胞表面分子群を介した局所の反発作用によって自己の突起の交錯が回避される。この機構により、樹状突起や軸索は重複を最小限に抑えるようにできるだけ広がって与えられた空間を効率的にカバーする。例えば、樹状突起のこのような3次元構造は、入力回路との正しいシナプス接続や入力情報の階層的な処理において重要であるとされており神経回路形成の基礎となるシステムである。無脊椎動物・脊椎動物ともにみられる。}}
{{box|text=　神経突起の自己回避は、ニューロンの発生過程で、分岐した自己の神経突起どうしが交錯して絡み合うことを防ぐための機構である。細胞表面分子群を介した局所の反発作用によって自己の突起の交錯が回避される。この機構により、樹状突起や軸索は重複を最小限に抑えるようにできるだけ広がって与えられた空間を効率的にカバーする。例えば、樹状突起のこのような3次元構造は、入力回路との正しいシナプス接続や入力情報の階層的な処理において重要であるとされており神経回路形成の基礎となるシステムである。無脊椎動物・脊椎動物ともにみられる。}}
'''査読：査読コメントです。
執筆いただきありがとうございました。以下、コメントします。
「神経突起の自己回避は、ニューロンの発生過程で、分岐した自己の神経突起どうしが交錯して絡み合うこ とを防ぐための機構である。」
この記述ですが、わかっている人であれば、全く問題ないと思います。しかし、辞典という観点からいうと、少しわかりにくいかもと感じます。読者が最初に目にする文ですので、少しイメージが具体的につかめるようにすると、わかりやすくなると思います。
「発生中の神経系では、多数のニューロンがそれぞれ複数の神経突起を伸長させ、分岐させていく。神経突起の自己回避は、１個のニューロンから伸長する神経突起どうしが交錯して絡み合わない現象である。（適宜、ご変更ください）」
それと、文章全体を通して、あちこちで「機構」という単語が使われているのですが、「現象」という単語もあります。機構というと、現象を達成するための何らかの積極的な仕組み、仕掛けがあるという認識になると思うのです。もしかしたら、そのような仕組みは存在しなくて、デフォールトでそうなる現象という可能性もありますので、まず現象があって、その機構の存在が研究によって明らかになったということなのだと思います。それぞれの「機構」の使い方がそれでよいのか、ご確認していただければと思います。'''


[[ファイル:Kuwako Fig1.jpg|サムネイル|'''図1. 神経突起の自己回避機構'''<br>'''(A)''' 細胞表面分子を介した反発作用によって自己の突起の交錯が回避される。この機構により、神経突起は重複を抑えてより広範囲を効率的にカバーする。<br>'''(B)''' それぞれのニューロンは自己回避機構によって神経突起の重なりを最小限に抑える。一方、細胞集団としては、タイリングによって周辺細胞と重ならずに領域を充填するパターンと、オーバーラップするパターンがある。]]
[[ファイル:Kuwako Fig1.jpg|サムネイル|'''図1. 神経突起の自己回避機構'''<br>'''(A)''' 細胞表面分子を介した反発作用によって自己の突起の交錯が回避される。この機構により、神経突起は重複を抑えてより広範囲を効率的にカバーする。<br>'''(B)''' それぞれのニューロンは自己回避機構によって神経突起の重なりを最小限に抑える。一方、細胞集団としては、タイリングによって周辺細胞と重ならずに領域を充填するパターンと、オーバーラップするパターンがある。]]
21行目: 15行目:


　一方、領域内でそれぞれのニューロンの神経突起が互いに“非自己”を避けて伸展して隙間なく空間を埋めていく機構を“タイリング(Tiling)”と呼ぶ。ショウジョウバエ感覚ニューロンとマウス網膜スターバーストアマクリン細胞は、いずれも自己回避機構によりほとんど交錯しない樹状突起構造をつくるが、周囲の細胞との関係では、ショウジョウバエ感覚ニューロンはタイリングによって互いを避けながら空間を埋めていくのに対し、スターバーストアマクリン細胞は周囲とオーバーラップして網膜内の空間を埋める('''図1''')。
　一方、領域内でそれぞれのニューロンの神経突起が互いに“非自己”を避けて伸展して隙間なく空間を埋めていく機構を“タイリング(Tiling)”と呼ぶ。ショウジョウバエ感覚ニューロンとマウス網膜スターバーストアマクリン細胞は、いずれも自己回避機構によりほとんど交錯しない樹状突起構造をつくるが、周囲の細胞との関係では、ショウジョウバエ感覚ニューロンはタイリングによって互いを避けながら空間を埋めていくのに対し、スターバーストアマクリン細胞は周囲とオーバーラップして網膜内の空間を埋める('''図1''')。
'''タイリングは「機構」なのか、「現象」なのか？'''


　神経突起自己回避は、神経突起上の特定の細胞表面分子の結合を介して起こる。細胞表面分子の下流シグナルによって細胞骨格が制御されて、神経突起の伸展停止あるいは退縮が起き、結果として局所で自己の神経突起どうしの反発が起こる<ref><pubmed>29972794</pubmed></ref> ［4］。これまでに、無脊椎・脊椎動物の様々なニューロンで神経突起の自己回避を制御する細胞表面分子が多数同定されており、それらを欠失させると反発作用が消失して神経突起の著しい交錯がみられるようになる('''図2''')。したがって、神経突起は積極的に自己の接触を回避しなければ正しい空間配置を確立できないと考えられる。
　神経突起自己回避は、神経突起上の特定の細胞表面分子の結合を介して起こる。細胞表面分子の下流シグナルによって細胞骨格が制御されて、神経突起の伸展停止あるいは退縮が起き、結果として局所で自己の神経突起どうしの反発が起こる<ref><pubmed>29972794</pubmed></ref> ［4］。これまでに、無脊椎・脊椎動物の様々なニューロンで神経突起の自己回避を制御する細胞表面分子が多数同定されており、それらを欠失させると反発作用が消失して神経突起の著しい交錯がみられるようになる('''図2''')。したがって、神経突起は積極的に自己の接触を回避しなければ正しい空間配置を確立できないと考えられる。
'''ここで、交錯して絡み合うのがデフォールトであって、「神経突起の自己回避」機構が存在しなければならない理由など簡単に説明していただけると助かるかもしれません。例えば、神経突起は同じホモフィリックな接着分子を持つので、接着、束になってしまうというようなことです。'''


　神経突起の適切な空間配置は、回路接続や情報処理機能に重要であることから、神経突起自己回避は回路形成の基礎となる非常に重要な機構であるといえる。
　神経突起の適切な空間配置は、回路接続や情報処理機能に重要であることから、神経突起自己回避は回路形成の基礎となる非常に重要な機構であるといえる。
'''ここで、神経突起自己回避についての総説の文献２，３件引用されると、辞典としての便宜性が高まると思います。適宜、削除、追加してください。例えば、
Grueber WB, Sagasti A. Self-avoidance and tiling: Mechanisms of dendrite and axon spacing. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2010 Sep;2(9):a001750. doi: 10.1101/cshperspect.a001750. Epub 2010 Jun 23. PMID: 20573716; PMCID: PMC2926746.
Lefebvre JL, Sanes JR, Kay JN. Development of dendritic form and function. Annu Rev Cell Dev Biol. 2015;31:741-77. doi: 10.1146/annurev-cellbio-100913-013020. Epub 2015 Sep 29. PMID: 26422333.'''


== モデル解析ニューロン ==
== モデル解析ニューロン ==
'''「モデル解析ニューロン」とは、おそらく「神経突起の自己回避」ということが先にあって、それを研究するモデルとして御説明されたようなニューロンが研究されたという意味だと思われますが、少しわかりにくいかもしれません。というより、私はむしろ「神経突起の自己回避」現象が明確に観察できる典型例として、実験システムとして研究されてきたような気がします。例えば、解析モデルとなるニューロン、神経突起自己回避が観察できるニューロンといった説明的なタイトルにした方がよいと思います。個人的にはモデルニューロン、モデルとして解析という表現がやや気になるのですが（研究している人にとってはモデルではない？）、これは好みの問題だと思います。ご検討いただければと思います。'''
[[ファイル:Kurako Fig2.jpg|サムネイル|'''図2. 神経突起自己回避の解析モデルニューロン'''<br>ショウジョウバエ感覚ニューロン'''(A)'''、マウス網膜アマクリン細胞'''(B)'''、マウス小脳プルキンエ細胞'''(C)'''は高度に分岐した樹状突起をもつがそれらはなるべく交錯を回避した構造をとる。様々の細胞表面分子、あるいはその制御因子の欠失によって著しい自己交錯が起こる。]]
[[ファイル:Kurako Fig2.jpg|サムネイル|'''図2. 神経突起自己回避の解析モデルニューロン'''<br>ショウジョウバエ感覚ニューロン'''(A)'''、マウス網膜アマクリン細胞'''(B)'''、マウス小脳プルキンエ細胞'''(C)'''は高度に分岐した樹状突起をもつがそれらはなるべく交錯を回避した構造をとる。様々の細胞表面分子、あるいはその制御因子の欠失によって著しい自己交錯が起こる。]]
　初期の形態学的な研究では、ヒルの感覚ニューロンやネコの網膜ニューロンがモデルとして解析された。その後、遺伝学や分子生物学的解析法の発展に伴い、神経突起自己回避の研究も分子機構に迫る研究が展開され、現在に至っている。
　初期の形態学的な研究では、ヒルの感覚ニューロンやネコの網膜ニューロンがモデルとして解析された。その後、遺伝学や分子生物学的解析法の発展に伴い、神経突起自己回避の研究も分子機構に迫る研究が展開され、現在に至っている。
49行目: 32行目:
　これまでにショウジョウバエや線虫、マウスなどのモデル生物において、神経突起の自己回避を直接制御する多くの細胞表面分子が同定されている。なかでも、ショウジョウバエのDSCAM1とマウスのプロトカドヘリンは、多様な細胞外ドメインからなる多くのアイソフォームをもつ巨大ファミリー分子で、これらが神経突起表面でのアイソフォームどうしのマッチングによって “自己”あるいは“非自己”を認識し、そして、同じアイソフォームの同種親和性結合を介して自己の突起の反発を引き起こす。
　これまでにショウジョウバエや線虫、マウスなどのモデル生物において、神経突起の自己回避を直接制御する多くの細胞表面分子が同定されている。なかでも、ショウジョウバエのDSCAM1とマウスのプロトカドヘリンは、多様な細胞外ドメインからなる多くのアイソフォームをもつ巨大ファミリー分子で、これらが神経突起表面でのアイソフォームどうしのマッチングによって “自己”あるいは“非自己”を認識し、そして、同じアイソフォームの同種親和性結合を介して自己の突起の反発を引き起こす。


'''図３のDSCAM1の結合の図ですが、同じ細胞の表面上で結合するcis相互作用のような印象を受けるのですが、transで相互作用するのが神経突起自己回避のメカニズムだと思います。また、プロトカドヘリンについては、クラスター型プロトカドヘリンと正確に記載するべきだと思います。'''
=== ショウジョウバエ ===
=== ショウジョウバエ ===
==== DSCAM1 ====
==== DSCAM1 ====
58行目: 40行目:
==== インテグリン-ラミニン ====
==== インテグリン-ラミニン ====
　ショウジョウバエ感覚ニューロンで発現する細胞接着因子インテグリンと上皮から分泌されるラミニンが結合することで樹状突起の自己回避が起こる<ref name=ref22243747 ><pubmed>22243747</pubmed></ref>［13］<ref name=ref22243748 ><pubmed>22243748</pubmed></ref>［14］。
　ショウジョウバエ感覚ニューロンで発現する細胞接着因子インテグリンと上皮から分泌されるラミニンが結合することで樹状突起の自己回避が起こる<ref name=ref22243747 ><pubmed>22243747</pubmed></ref>［13］<ref name=ref22243748 ><pubmed>22243748</pubmed></ref>［14］。
'''細胞接着分子とした方がよいと思います。Cell adhesion moleculeは英語で普通に使いますが、Cell adhesion factorとはあまり言わないです。'''


==== Sema2b-PlexinB ====
==== Sema2b-PlexinB ====
66行目: 46行目:
==== その他 ====
==== その他 ====
　カドへリンファミリーに属する接着因子Flamingoはその細胞内領域にLIMドメインタンパク質であるEspinasが結合することで反発作用を生み、感覚ニューロンの樹状突起の自己回避を促す<ref><pubmed> 21937715</pubmed></ref>［18］。細胞膜貫通タンパク質であるTurtleの変異体ショウジョウバエは感覚ニューロンの樹状突起自己回避に異常が起こる<ref><pubmed>19783736</pubmed></ref>［19］。Turtleによる樹状突起自己回避は、その細胞内領域を必要としないことからTurtleはリガンドあるいは共受容体として機能することで反発作用を生むと考えられる。がん抑制因子Hippoの変異体ショウジョウバエも感覚ニューロンの樹状突起自己回避に異常が起こることから、自己の樹状突起どうしの反発を引き起こす細胞内シグナルとしてはたらいていると考えられる<ref><pubmed>16906135</pubmed></ref>［20］。ただし、Hippoと樹状突起自己回避を制御する細胞表面分子との関係はわかっていない。
　カドへリンファミリーに属する接着因子Flamingoはその細胞内領域にLIMドメインタンパク質であるEspinasが結合することで反発作用を生み、感覚ニューロンの樹状突起の自己回避を促す<ref><pubmed> 21937715</pubmed></ref>［18］。細胞膜貫通タンパク質であるTurtleの変異体ショウジョウバエは感覚ニューロンの樹状突起自己回避に異常が起こる<ref><pubmed>19783736</pubmed></ref>［19］。Turtleによる樹状突起自己回避は、その細胞内領域を必要としないことからTurtleはリガンドあるいは共受容体として機能することで反発作用を生むと考えられる。がん抑制因子Hippoの変異体ショウジョウバエも感覚ニューロンの樹状突起自己回避に異常が起こることから、自己の樹状突起どうしの反発を引き起こす細胞内シグナルとしてはたらいていると考えられる<ref><pubmed>16906135</pubmed></ref>［20］。ただし、Hippoと樹状突起自己回避を制御する細胞表面分子との関係はわかっていない。
'''接着因子は、接着分子とした方がよいと思います。がん抑制因子Hippoの変異体ショウジョウバエー＞ショウジョウバエ変異体？変異ショウジョウバエ？
がん抑制因子より、リン酸化酵素Hippoとした方が適切な情報を伝えることができると思います。'''


=== 線虫 ===
=== 線虫 ===
81行目: 58行目:
==== DSCAM ====
==== DSCAM ====
　ショウジョウバエDSCAM1とは異なり、アイソフォームは２種類しか存在しない。マウス網膜の研究から、脊椎動物のDSCAMは網膜神経節細胞およびアマクリン細胞の、ファミリー分子DSCAML1は桿体細胞の樹状突起の自己回避に関わる。DSCAMおよびDSCAML1は、直接反発作用を生むのではなく、カドへリンなどの他の分子を介した細胞接着を阻害することで神経突起の過度の接触を防いでいると考えられる<ref><pubmed>19945391</pubmed></ref>［28］<ref><pubmed>30297418</pubmed></ref>［29］。
　ショウジョウバエDSCAM1とは異なり、アイソフォームは２種類しか存在しない。マウス網膜の研究から、脊椎動物のDSCAMは網膜神経節細胞およびアマクリン細胞の、ファミリー分子DSCAML1は桿体細胞の樹状突起の自己回避に関わる。DSCAMおよびDSCAML1は、直接反発作用を生むのではなく、カドへリンなどの他の分子を介した細胞接着を阻害することで神経突起の過度の接触を防いでいると考えられる<ref><pubmed>19945391</pubmed></ref>［28］<ref><pubmed>30297418</pubmed></ref>［29］。
'''DSCAMとDSCAML1の２つは、アイソフォームではなく、異なる遺伝子です。したがって、「遺伝子はDSCAMとDSCAML1は2つで、ショウジョウバエDSCAM1のように多様な選択的スプライシングはそれぞれについて観察されていないので、分子種としては2種類となり多様性がない。（適宜変更してください）」となります。'''
==== プロトカドヘリン ====  
==== プロトカドヘリン ====  
　ショウジョウバエDSCAM1と同じく、アイソフォーム特異的に同種親和性結合能をもつ細胞接着因子である<ref><pubmed>20679223</pubmed></ref>［30］。マウスでは、Pcdh&alpha;、Pcdh&beta;、Pcdh&gamma;の3つのプロトカドへリンクラスターがあり、プロモーター選択に基づいてそれぞれの遺伝子座から14、22、22種類のアイソフォームが産生されるため、合計で58種類のバリアントが存在する('''図3''')。Pcdh&gamma;クラスターをすべて欠失させたノックアウトマウスでは網膜スターバーストアマクリン細胞や小脳プルキンエ細胞で樹状突起の自己回避に著しい異常が生じる<ref><pubmed>22842903</pubmed></ref> ［31］('''図2''')。プロトカドへリンによる樹状突起自己回避は、ショウジョウバエDSCAM1と同じく、自己の細胞で発現する同一アイソフォーム同士の結合で生じる反発作用によって起こる。
　ショウジョウバエDSCAM1と同じく、アイソフォーム特異的に同種親和性結合能をもつ細胞接着因子である<ref><pubmed>20679223</pubmed></ref>［30］。マウスでは、Pcdh&alpha;、Pcdh&beta;、Pcdh&gamma;の3つのプロトカドへリンクラスターがあり、プロモーター選択に基づいてそれぞれの遺伝子座から14、22、22種類のアイソフォームが産生されるため、合計で58種類のバリアントが存在する('''図3''')。Pcdh&gamma;クラスターをすべて欠失させたノックアウトマウスでは網膜スターバーストアマクリン細胞や小脳プルキンエ細胞で樹状突起の自己回避に著しい異常が生じる<ref><pubmed>22842903</pubmed></ref> ［31］('''図2''')。プロトカドへリンによる樹状突起自己回避は、ショウジョウバエDSCAM1と同じく、自己の細胞で発現する同一アイソフォーム同士の結合で生じる反発作用によって起こる。
'''細胞接着分子とした方がよいと思います。クラスター型プロトカドヘリン（非クラスター型プロトカドヘリンに対して）と正確に記入した方がよいです。'''


==== Slit-Robo2 ====
==== Slit-Robo2 ====
「https://bsd.neuroinf.jp/wiki/特別:携帯機器差分/44316」から取得

案内メニュー