2023-05-16 カリフォルニア大学校アーバイン校(UCI)
◆神経幹細胞によって形成される脳と脊髄の最終的な成熟細胞であるニューロン、アストロサイト、オリゴデンドロサイトは、それぞれ異なる重要な機能を持っています。ニューロンは信号を伝達し、アストロサイトはその信号を変化させ、オリゴデンドロサイトは信号の劣化を防ぎます。細胞がタンパク質や脂質を作り、それが細胞表面に存在する場合、しばしば小さな糖分子が付加されます。研究チームは、この内部プロセスである糖鎖化が神経幹細胞が成熟した脳細胞を形成する過程にどのような影響を与えるかを検証しました。
◆「Stem Cell Reports」誌に掲載されたこの研究では、糖鎖化中にMGAT5酵素がニューロンとアストロサイトの形成を重要に調節していることが明らかになりました。MGAT5を持たない神経幹細胞は、脳の発達初期段階でより多くのニューロンと少ないアストロサイトを生成し、その構造を変化させます。これらの変化は、異常な社会的相互作用や反復行動などの後の異常な行動パターンに寄与する可能性があります。
<関連情報>
- https://news.uci.edu/2023/05/16/uc-irvine-research-team-identifies-glycosylation-enzyme-critical-in-brain-formation/
- https://www.cell.com/stem-cell-reports/fulltext/S2213-6711(23)00141-8
MGAT5を介したN-グリコシル化による神経幹細胞分化と脳発達の制御 Regulation of neural stem cell differentiation and brain development by MGAT5-mediated N-glycosylation
Andrew R. Yale,Estelle Kim,Brenda Gutierrez,J. Nicole Hanamoto,Nicole S. Lav,Jamison L. Nourse,Marc Salvatus,Robert F. Hunt,Edwin S. Monuki,Lisa A. Flanagan
Stem Cell Reports Published:May 11, 2023
DOI:https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2023.04.007
Highlights
•Glycosylation enzyme MGAT5 produces branched N-glycans and influences stem cell fate
•Loss of branching increases neuron differentiation and decreases astrocytes in vitro
•Neuron differentiation in vivo is accelerated when branching is lost
•Accelerated differentiation depletes progenitors, altering cortical neuron layers
Summary
Undifferentiated neural stem and progenitor cells (NSPCs) encounter extracellular signals that bind plasma membrane proteins and influence differentiation. Membrane proteins are regulated by N-linked glycosylation, making it possible that glycosylation plays a critical role in cell differentiation. We assessed enzymes that control N-glycosylation in NSPCs and found that loss of the enzyme responsible for generating β1,6-branched N-glycans, N-acetylglucosaminyltransferase V (MGAT5), led to specific changes in NSPC differentiation in vitro and in vivo. Mgat5 homozygous null NSPCs in culture formed more neurons and fewer astrocytes compared with wild-type controls. In the brain cerebral cortex, loss of MGAT5 caused accelerated neuronal differentiation. Rapid neuronal differentiation led to depletion of cells in the NSPC niche, resulting in a shift in cortical neuron layers in Mgat5 null mice. Glycosylation enzyme MGAT5 plays a critical and previously unrecognized role in cell differentiation and early brain development.
