マクロピノサイトーシスによる膜動態変化依存的な成長円錐退縮の分子機構の解明

(研究目的)これまで成長円錐の退縮は、「アクチンなどの骨格系タンパク分子による制御」と考えられてきたが、研究代表者は、反発性軸索誘導において、「マクロピノサイトーシスによる膜動態変化依存的な成長円錐の退縮制御」という新しい分子機構による極めて独創的な概念を提唱している。そこで本研究では、マクロピノサイトーシスによる成長円錐退縮の分子メカニズムの解明を行う。神経回路は誘因性軸索誘導因子と反発性軸索誘導因子により形成され、脳神経系の発生分化、高次機能に重要である。その不全により、様々な脳発達障害や機能障害を引き起こす事が知られている。研究代表者は、1)反発性軸索誘導因子Sema3Aがクラスリン非依存性のマクロピノサイトーシスによる大規模な膜回収によって成長円錐を退縮させること、2)syntaxin1B(Syx1B)がマクロピノサイトーシスの負の制御因子であること、3)Sema3AがSyx1Bを減少させることによってマクロピノサイトーシスを誘導し成長円錐を退縮させるという、今まで報告されてきたアクチン骨格系による成長円錐の退縮メカニズムの概念とは全く異なる発見をした(Mol. Cell. Neurosci. 2009 ; J. Neurosci. 2011)。本研究では、成長円錐退縮のカギとなるSyx1Bが、マクロピノサイトーシスをどのように抑制しているかを分子レベルで解明し、神経再生法を開発するための標的経路を明らかにする。(研究成果)Syx1Bの下流候補分子としてGit1 (G-protein-coupled receptor kinase interacting protein-1)を既に見出した。Git1は注意欠陥多動性障害(ADHD)の原因遺伝子であり(Won et al., Nature Medicine 2011)、マクロピノサイトーシス活性化因子Pak1の正の制御因子である。NIH3T3細胞にGit1を過剰発現させるとマクロピノサイトーシスが誘導される。この誘導はSyx1Bの共発現により抑制されることが分かった。Git1とSyxlBの結合を検討したところ、直接的な結合は示されなかったものの、Syx1BがGit1依存的なPaklの活性化を抑制することで、Git1によるマクロピノサイトーシスを抑制していることが示唆された。

(研究目的)これまで成長円錐の退縮は、「アクチンなどの骨格系タンパク分子による制御」と考えられてきたが、研究代表者は、反発性軸索誘導において、「マクロピノサイトーシスによる膜動態変化依存的な成長円錐の退縮制御」という新しい分子機構による極めて独創的な概念を提唱している。そこで本研究では、マクロピノサイトーシスによる成長円錐退縮の分子メカニズムの解明を行う。神経回路は誘因性軸索誘導因子と反発性軸索誘導因子により形成され、脳神経系の発生分化、高次機能に重要である。その不全により、様々な脳発達障害や機能障害を引き起こす事が知られている。研究代表者は、1)反発性軸索誘導因子Sema3Aがクラスリン非依存性のマクロピノサイトーシスによる大規模な膜回収によって成長円錐を退縮させること、2)syntaxin1B(Syx1B)がマクロピノサイトーシスの負の制御因子であること、3)Sema3AがSyx1Bを減少させることによってマクロピノサイトーシスを誘導し成長円錐を退縮させるという、今まで報告されてきたアクチン骨格系による成長円錐の退縮メカニズムの概念とは全く異なる発見をした(Mol. Cell. Neurosci. 2009 ; J. Neurosci. 2011)。本研究では、成長円錐退縮のカギとなるSyx1Bが、マクロピノサイトーシスをどのように抑制しているかを分子レベルで解明し、神経再生法を開発するための標的経路を明らかにする。(研究成果)Syx1Bの下流候補分子としてGit1 (G-protein-coupled receptor kinase interacting protein-1)を既に見出した。Git1は注意欠陥多動性障害(ADHD)の原因遺伝子であり(Won et al., Nature Medicine 2011)、マクロピノサイトーシス活性化因子Pak1の正の制御因子である。NIH3T3細胞にGit1を過剰発現させるとマクロピノサイトーシスが誘導される。この誘導はSyx1Bの共発現により抑制されることが分かった。Git1とSyxlBの結合を検討したところ、直接的な結合は示されなかったものの、Syx1BがGit1依存的なPaklの活性化を抑制することで、Git1によるマクロピノサイトーシスを抑制していることが示唆された。