in vivoタイムラプス観察で解明する細胞間相互作用による神経回路発達機構

神経回路が脳機能を正しく発揮するには、情報伝達の場であるシナプスが適切な数、適切な場所に形成されることが必要と考えられている。本研究は、神経回路形成のメカニズムを解明するため、シナプスを受け取る主要な場である樹状突起の形態がどう制御され発達するかを検討している。樹状突起は脳内で精緻に枝分かれを形成し、突起が互いに適切な距離を保ちながら広がるが、その際に同じ細胞由来の突起同士が重なり合わずに配置される法則を「self-avoidance」と呼び、隣接する別の細胞の突起同士が重ならずに配置される法則を（タイルのように並べることから）「tiling」と呼ぶ。これらの法則がどのように達成されるのか、メカニズムはよくわかっていない。本研究でこれまでに申請者は、マウス小脳プルキンエ細胞の樹状突起self-avoidanceにおいて、RPTPm遺伝子が重要な役割を果たすことを見出した。RPTPmタンパク質は細胞膜タンパク質であり、RPTPｍどうしがトランスホモフィリック結合する細胞外領域と、細胞内でシグナル伝達に関わる脱リン酸化酵素領域があるが、self-avoidanceには細胞外領域と細胞内脱リン酸化活性の両方が必要であることも分かった。Self-avoidanceのメカニズムとして、向かい合う突起の細胞膜表面に発現する細胞膜タンパク質どうしが相互作用することにより、何らかのシグナルが働くことで、突起同士が反発しあい、結果として重ならずに配置されることが想像されているが、そのメカニズムの実態はよくわかっていなかった。本研究の成果は、RPTPｍが、細胞外領域による接着によって、細胞内で脱リン酸化シグナルを送ることが、プルキンエ細胞樹状突起のself-avoidanceを担うことを示唆する。

神経回路が脳機能を正しく発揮するには、情報伝達の場であるシナプスが適切な数、適切な場所に形成されることが必要と考えられている。本研究は、神経回路形成のメカニズムを解明するため、シナプスを受け取る主要な場である樹状突起の形態がどう制御され発達するかを検討している。樹状突起は脳内で精緻に枝分かれを形成し、突起が互いに適切な距離を保ちながら広がるが、その際に同じ細胞由来の突起同士が重なり合わずに配置される法則を「self-avoidance」と呼び、隣接する別の細胞の突起同士が重ならずに配置される法則を（タイルのように並べることから）「tiling」と呼ぶ。これらの法則がどのように達成されるのか、メカニズムはよくわかっていない。本研究でこれまでに申請者は、マウス小脳プルキンエ細胞の樹状突起self-avoidanceにおいて、RPTPm遺伝子が重要な役割を果たすことを見出した。RPTPmタンパク質は細胞膜タンパク質であり、RPTPｍどうしがトランスホモフィリック結合する細胞外領域と、細胞内でシグナル伝達に関わる脱リン酸化酵素領域があるが、self-avoidanceには細胞外領域と細胞内脱リン酸化活性の両方が必要であることも分かった。Self-avoidanceのメカニズムとして、向かい合う突起の細胞膜表面に発現する細胞膜タンパク質どうしが相互作用することにより、何らかのシグナルが働くことで、突起同士が反発しあい、結果として重ならずに配置されることが想像されているが、そのメカニズムの実態はよくわかっていなかった。本研究の成果は、RPTPｍが、細胞外領域による接着によって、細胞内で脱リン酸化シグナルを送ることが、プルキンエ細胞樹状突起のself-avoidanceを担うことを示唆する。