神経回路の成熟と動作に興奮性軸索ドメインが果たす役割の解明

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軸索起始部（AIS）は活動電位の発生を担う軸索ドメインであり、神経活動決定の要である。本研究では、音源定位に関わる脳幹の聴覚回路を対象にAIS可塑性の分子基盤、さらには回路形成・動作に果たす役割の解明を目指している。本年度は、活動依存的なAIS短縮の細胞内シグナル経路について、切片培養標本を用いた薬理スクリーニングを行った。まず、Caイオンの関与について、種々の電位依存性Caチャネル、イオンチャネル型や代謝型グルタミン酸受容体、リアノジン受容体の阻害剤の効果を調べたところ、いずれの薬剤もAISの短縮を阻害したことから、AIS短縮には様々なCa経路が関わり得ることが分かった。そこで、Ca下流の細胞内シグナルの検討を行ったところ、アデニル酸シクラーゼ（DDA、SQ22536）、プロテインキナーゼA（KT5720）、MEK（U0126、PD98059、AZD6422）、cdk5（Roscovitine）の阻害剤により短縮が抑制される一方で、アデニル酸シクラーゼの活性化剤（FSK）や膜透過型cAMP（8-br-cAMP）は、AIS短縮を生じることを見出した。AISには細胞骨格の一種である微小管が分布し、AISの足場分子であるankyrinGを繋ぎ留めていることが知られている。一方、MEKの下流のERKやcdk5は微小管の重合・脱重合を制御する。従って、さらにAIS短縮への微小管の安定性の関与について調べたところ、微小管の安定化剤であるTaxolによりAISの短縮は阻害された。一方、アクチンの安定化剤であるJasplakinolideによる効果は認めなかった。以上のことから、活動依存的なAIS短縮（AIS可塑性）は、cAMPを起点としたシグナルが微小管を不安定化させることにより生じる可能性があることを明らかにした。