神経回路再編における神経突起の選択的除去メカニズムの解明

脳神経回路の大まかな配線は胎児期に形成されるが、この時期の脳神経回路は過剰量の神経突起を張り巡らせている。そのため、その後の発達段階において、余分な神経突起を選択的に除去することで機能的な情報処理回路へと成熟する。神経突起の選択的除去の異常は、自閉症などの発達障害の一因となる可能性が示されているため、神経突起の選択的除去は脳発達の根幹を担う機構であると考えられている。ショウジョウバエ感覚神経細胞において、樹状突起が除去される約3時間前に、将来的に除去される突起において「低頻度カルシウム振動」が発生する。申請者は、この低頻度カルシウム振動を指標にして神経突起の選択的除去に関わる因子の同定及びその機能解析を行った。前年度において申請者は、この低頻度カルシウム振動を指標にして神経突起の選択的除去に関わる因子を網羅的に探索し、ミトコンドリア及びその関連因子を同定した。今年度は、樹状突起の除去機構に加えて、軸索/プレシナプスの除去機構に関わる因子の同定及び機能解析を行った。前年度に明らかにした樹状突起除去に必要な因子、および既知の樹状突起除去に必要な因子が、軸索/プレシナプス刈り込みにも必要であるのかを解析したところ、ユビキチン・プロテアソームシステムが、樹状突起刈り込みと軸索/プレシナプス刈り込みの両方に必要であることがわかった。興味深いことに、樹状突起除去と軸索/プレシナプス除去には、異なるE3リガーゼが必要であることを見出した。

脳神経回路の大まかな配線は胎児期に形成されるが、この時期の脳神経回路は過剰量の神経突起を張り巡らせている。そのため、その後の発達段階において、余分な神経突起を選択的に除去することで機能的な情報処理回路へと成熟する。神経突起の選択的除去の異常は、自閉症などの発達障害の一因となる可能性が示されているため、神経突起の選択的除去は脳発達の根幹を担う機構であると考えられている。ショウジョウバエ感覚神経細胞において、樹状突起が除去される約3時間前に、将来的に除去される突起において「低頻度カルシウム振動」が発生する。申請者は、この低頻度カルシウム振動を指標にして神経突起の選択的除去に関わる因子の同定及びその機能解析を行った。前年度において申請者は、この低頻度カルシウム振動を指標にして神経突起の選択的除去に関わる因子を網羅的に探索し、ミトコンドリア及びその関連因子を同定した。今年度は、樹状突起の除去機構に加えて、軸索/プレシナプスの除去機構に関わる因子の同定及び機能解析を行った。前年度に明らかにした樹状突起除去に必要な因子、および既知の樹状突起除去に必要な因子が、軸索/プレシナプス刈り込みにも必要であるのかを解析したところ、ユビキチン・プロテアソームシステムが、樹状突起刈り込みと軸索/プレシナプス刈り込みの両方に必要であることがわかった。興味深いことに、樹状突起除去と軸索/プレシナプス除去には、異なるE3リガーゼが必要であることを見出した。