中尾 章人
グリアによる脳-身体連関の制御
研究内容
脳は酸素消費が最も活発な臓器の一つであることから、脳内各領域においては、機能に最適の酸素環境から逸脱しないよう監視する酸素センシングと、それを引き金とする適応応答、特に局所への酸素送達の維持が重要になってくる。我々は、低酸素下で脳幹呼吸中枢のアストロサイトがTRPA1カチオンチャネルを細胞表面膜に集積させ、酸素センサー細胞として機能することを示し(研究概略図)、各脳内領域の間でアストロサイトの酸素感受性が異なることも見出した。本研究ではTRPA1-PHD-NEDD4-1経路を基軸として、脳内の普遍的な酸素センシングの分子メカニズム及びその生理学的意義の解明を目指す。そのためにTRPA1の形質膜局在の制御機構を分子複合体形成の観点から詳細に検討し、その知見をアストロサイトの生理的な低酸素環境適応へと展開する。また、低酸素に対して脆弱性を示すと言われている脳領域に着目してトランスクリプトーム解析を行い、酸素感受性の高さを決定する分子基盤を明らかにする。さらに、アストロサイト特異的TRPA1ノックアウトマウスの脳内の酸素濃度を測定し、個体レベルにおける酸素センシングの生理学的意義を解明する。
研究概略図
代表業績
(1)Role of oxidative stress and Ca2+ signaling in psychiatric disorders. Nakao A* et al., Front. Cell Dev. Biol. 9, 615569 (2021). *co-corresponding author
(2) O2-dependent protein internalization underlies astrocytic sensing of acute hypoxia by restricting multimodal TRPA1 channel responses. Uchiyama M#, Nakao A# et al., Curr. Biol. 30, 3378-3396.e7. (2020). #co-first author
(3) Immature morphological properties in subcellular-scale structures in the dentate gyrus of Schnurri-2 knockout mice: a model for schizophrenia and intellectual disability. Nakao A et al., Mol. Brain 10, 60 (2017).
(4) Comprehensive behavioral analysis of voltage-gated calcium channel beta-anchoring and -regulatory protein knockout mice. Nakao A et al., Front. Behav. Neurosci. 9, 141 (2015).
(5) Compromised maturation of GABAergic inhibition underlies abnormal network activity in the hippocampus of epileptic Ca2+ channel mutant mice, tottering. Nakao A et al., Pflugers Archiv : Eur. J. physiol. 467, 737-752 (2015).