中尾 章人
アストロサイトによる脳内酸素センシング機構
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、脳幹呼吸中枢のアストロサイトが急性の酸素センサー細胞として機能し、分子メカニズムとして低酸素感受性TRPA1カチオンチャネルの秒~分のタイムスケールでの酸素依存的な細胞表面膜発現が肝要であることを見出した。このTRPA1の酸素依存的な制御機構はアストロサイトにユニークな特徴であり、TRPA1の発現がよく知られている脊髄後根神経節ニューロン等とは根本的に異なる。本研究ではTRPA1の酸素依存的な形質膜発現制御機構TRPA1-PHD-NEDD4経路を基軸とし、チャネルタンパク質の細胞表面膜発現の制御機構の詳細を理解し、チャネルの細胞内動態からアストロサイトによる脳内酸素センシングの分子メカニズムを解明する。また、それらが個体レベルでどのように働いているのかを行動学的な解析によりアプローチし、アストロサイトにおける酸素センシングの生理学的意義を明らかにする。
研究概略図
代表業績
(1) An Optochemical Oxygen Scavenger Enabling Spatiotemporal Control of Hypoxia. Ieda N, Sawada M, Oguchi R, Itoh M, Hirakata S, Saitoh D, Nakao A, Kawaguchi M, Sawamoto K, Yoshihara T, Mori Y, Nakagawa H. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. in press
(2) Hippocampus-related cognitive disorders develop in the absence of epilepsy and ataxia in the heterozygous Cacna1a mutant mice tottering. Nakao A*, Hayashida K, Ogura H, Mori Y, Imoto K. Channels, 16, 113-126 (2022). *co-corresponding author
(3) Multiple types of navigational information is diffusely and independently encoded in the population activities of the dentate gyrus neurons. Murano T, Nakajima R, Nakao A, Hirata N, Amemori S, Murakami A, Kamitani Y, Yamamoto J, Miyakawa T. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 119, e2106830119 (2022).
(4) Role of Oxidative Stress and Ca2+ Signaling in Psychiatric Disorders. Nakao A*, Matsunaga Y, Hayashida K, Takahashi N. Front. Cell Dev. Biol. 9, 615569 (2021). *co-corresponding author
(5) O2-dependent protein internalization underlies astrocytic sensing of acute hypoxia by restricting multimodal TRPA1 channel responses. Uchiyama M#, Nakao A#, Kurita Y, Fukushi I, Takeda K, Numata T, Tran HN, Sawamura S, Ebert M, Kurokawa T, Sakaguchi R, Stokes AJ, Takahashi N, Okada Y, Mori Y. Curr. Biol. 30, 3378-3396.e7. (2020). #co-first author