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==標的認識とは== | ==標的認識とは== | ||
正常に脳が機能するにはそれを支える[[神経細胞]]群が[[シナプス]]結合によって回路を形成し、回路に入力してきた情報を的確に処理し、出力に変える必要がある。こういった神経回路は脳内のワイヤリングの過程により形成されるが、そのワイヤリングにおいて神経回路が「正しく」形成されるにはシナプス形成の過程で特異的な標的認識が行われる必要がある。そのためには神経細胞の軸索(例えば[[延髄]]の[[下オリーブ核]]の神経細胞の軸索である[[登上線維]])が(途中、延髄で正中線を越えて対側にはいり、その後、背外側の縁を上行し、[[小脳脚]]を経て)正しい脳内の領域(小脳)に到着する必要があり、その領域内([[小脳皮質]])にある神経細胞の中から正しい神経細胞([[プルキンエ細胞]] | 正常に脳が機能するにはそれを支える[[神経細胞]]群が[[シナプス]]結合によって回路を形成し、回路に入力してきた情報を的確に処理し、出力に変える必要がある。こういった神経回路は脳内のワイヤリングの過程により形成されるが、そのワイヤリングにおいて神経回路が「正しく」形成されるにはシナプス形成の過程で特異的な標的認識が行われる必要がある。そのためには神経細胞の軸索(例えば[[延髄]]の[[下オリーブ核]]の神経細胞の軸索である[[登上線維]])が(途中、延髄で正中線を越えて対側にはいり、その後、背外側の縁を上行し、[[小脳脚]]を経て)正しい脳内の領域(小脳)に到着する必要があり、その領域内([[小脳皮質]])にある神経細胞の中から正しい神経細胞([[プルキンエ細胞]])を認識し、その細胞上の正しい細胞内のコンパートメント(樹状突起の一部)にシナプスを形成する必要がある。また、この場合、ある線維とある細胞がランダムではなく特異的な結合を果たし、特異的な情報(トポグラフィックカルな情報)を伝達しなければならない(そのうえ1つのプルキンエ細胞は一本の登上線維と結合し、幾つもの登上線維とは結合しない)(図1)。このためには、これらのそれぞれの過程で特異的な標的認識を行う認識分子(recognition molecule)が関与していると考えられる。 | ||
標的認識は主に[[神経発生]]における2つの過程で起こる可能性があるが、ここでは主に[[シナプス形成]]における標的認識を例にその概念を説明し、[[軸索ガイダンス]]における中間ターゲットの認識については軸索ガイダンスの項及び、[[ガイドポスト細胞]]の項を参照のこと。 | 標的認識は主に[[神経発生]]における2つの過程で起こる可能性があるが、ここでは主に[[シナプス形成]]における標的認識を例にその概念を説明し、[[軸索ガイダンス]]における中間ターゲットの認識については軸索ガイダンスの項及び、[[ガイドポスト細胞]]の項を参照のこと。 | ||
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[[Image:辞典05.jpg|thumb|250px|'''図5.ショウジョウバエの体節筋への神経細胞の投射'''<br>ショウジョウバエの体節筋はステレオティピックな形態を示す[[wikipedia:JA:筋肉|筋肉]]のセットからなる。それぞれの筋に投射する神経細胞(RP1, 2, 3, 4, 5a, 6/7b, 8a, aCC)は神経管内に存在しそこから軸索を伸長するが、軸索は途中特異的な神経束を形成し(赤丸)、また途中の様々な特定の部位で(赤丸)束から分かれてそれぞれの特異的な標的である筋肉に投射する。それぞれの特定の部位で様々な分子メカニズムが関与している事が明らかにされつつある。]] | [[Image:辞典05.jpg|thumb|250px|'''図5.ショウジョウバエの体節筋への神経細胞の投射'''<br>ショウジョウバエの体節筋はステレオティピックな形態を示す[[wikipedia:JA:筋肉|筋肉]]のセットからなる。それぞれの筋に投射する神経細胞(RP1, 2, 3, 4, 5a, 6/7b, 8a, aCC)は神経管内に存在しそこから軸索を伸長するが、軸索は途中特異的な神経束を形成し(赤丸)、また途中の様々な特定の部位で(赤丸)束から分かれてそれぞれの特異的な標的である筋肉に投射する。それぞれの特定の部位で様々な分子メカニズムが関与している事が明らかにされつつある。]] | ||
[[ショウジョウバエ]]の眼は8つの神経細胞(R1-R8)からなる単位の集合体として存在し、これらは高次視覚野である[[lamina]] | [[ショウジョウバエ]]の眼は8つの神経細胞(R1-R8)からなる単位の集合体として存在し、これらは高次視覚野である[[lamina]](ラミナ)、[[medulla]](メダラ)に線維を送るが、R1-R6、R7、R8の軸索はそれぞれシナプスを形成するターゲットが異なる(Rubinら、Zipurskyら)(図4)。この分子メカニズムとしては、 カドヘリン、プロトカドヘリンや[[受容体型チロシンフォスファターゼ]]、チロシンキナーゼ等が関与している事が示されている。また、標的野における[[グリア細胞]]の存在や標的に達するまでの軸索—軸索相互作用がこういった標的認識に重要である事も示されている<ref><pubmed>20399726</pubmed></ref>。 | ||
ショウジョウバエの体節の筋群はステレオティピックな配置をしており、それへの神経支配は[[神経管]]に存在する[[運動神経]]細胞からの線維が行う。この筋群への運動神経のターゲティングの系は特異的なターゲッティングのメカニズムを探る系として研究されてきた(図5)<ref><pubmed>8833454</pubmed></ref>。この過程には様々な軸索ガイダンスに関わる分子や神経細胞接着因子等が関与している。また、最後のところの神経筋接合部の形成についても分子レベルで研究が行われており、上記の分子の他、[[骨形成因子]] (BMP)なども関与している。 | ショウジョウバエの体節の筋群はステレオティピックな配置をしており、それへの神経支配は[[神経管]]に存在する[[運動神経]]細胞からの線維が行う。この筋群への運動神経のターゲティングの系は特異的なターゲッティングのメカニズムを探る系として研究されてきた(図5)<ref><pubmed>8833454</pubmed></ref>。この過程には様々な軸索ガイダンスに関わる分子や神経細胞接着因子等が関与している。また、最後のところの神経筋接合部の形成についても分子レベルで研究が行われており、上記の分子の他、[[骨形成因子]] (BMP)なども関与している。 | ||
またショウジョウバエの嗅覚系等の情報を受けるキノコ体(Mushroom body)ヘのターゲッティングについても研究が進められている。これにはマウスで明らかにされている様なトポグラフィックなマッピングのメカニズムも関与しているようである<ref><pubmed>20554703</pubmed></ref>。 | |||
=== 脊椎動物の視覚系、嗅覚系におけるターゲティング === | === 脊椎動物の視覚系、嗅覚系におけるターゲティング === | ||
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マウスの[[海馬]]では、脳の様々な領域からの入力が錐体細胞の樹状突起の特異的な領域にターゲッティングをすることが知られている。CA3領域の一番外側の層には[[内側嗅皮質]]からのtemporoammonic fiber、中間部にはCA3[[錐体細胞]]自身の連合線維、そして一番の近位の層には[[歯状回]]の[[顆粒細胞]]からの苔状線維がシナプスを形成する。この層特異的なターゲッティングには様々なガイダンス分子、例えば、[[ネトリン]]、Eph受容体、セマフォリン、[[スリット]]、[[リーリン]]そして細胞接着因子などが関与している<ref><pubmed>20484647</pubmed></ref>。 | マウスの[[海馬]]では、脳の様々な領域からの入力が錐体細胞の樹状突起の特異的な領域にターゲッティングをすることが知られている。CA3領域の一番外側の層には[[内側嗅皮質]]からのtemporoammonic fiber、中間部にはCA3[[錐体細胞]]自身の連合線維、そして一番の近位の層には[[歯状回]]の[[顆粒細胞]]からの苔状線維がシナプスを形成する。この層特異的なターゲッティングには様々なガイダンス分子、例えば、[[ネトリン]]、Eph受容体、セマフォリン、[[スリット]]、[[リーリン]]そして細胞接着因子などが関与している<ref><pubmed>20484647</pubmed></ref>。 | ||
大脳皮質や小脳皮質には様々な[[介在ニューロン]]が存在し、これら多様なもののそれぞれが錐体細胞やプルキンエ細胞の細胞内の特異的なコンパートメントにシナプスを形成することが知られている。例えば[[シャンデリア細胞]]は[[軸索起始部]]に、[[バスケット細胞]]は軸索の起始部や樹状突起側の細胞体のところに、[[ | 大脳皮質や小脳皮質には様々な[[介在ニューロン]]が存在し、これら多様なもののそれぞれが錐体細胞やプルキンエ細胞の細胞内の特異的なコンパートメントにシナプスを形成することが知られている。例えば[[シャンデリア細胞]]は[[軸索起始部]]に、[[バスケット細胞]]は軸索の起始部や樹状突起側の細胞体のところに、[[マルチノッチ細胞]]は樹状突起の遠位部に、それぞれシナプスを形成する<ref><pubmed>22251963</pubmed></ref>。プルキンエ細胞の場合にはこれは細胞接着因子に依存しておこることが示されている(図7)<ref><pubmed>15479642</pubmed></ref>。 | ||
=== 小脳でのターゲティング=== | === 小脳でのターゲティング=== |
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