リン脂質シグナル伝達による神経細胞動態制御機構の解析

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細胞膜微量構成リン脂質のホスファチジルイノシトール4-リン酸のイノシトール環5位をリン酸化してホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸を産生する脂質シグナル産生酵素ホスファチジルイノシトール4-リン酸5-キナーゼ(PIP5K)の活性化機構と生理的役割についての解析を進めてきた結果、PIP5Kは低分子量G蛋白質のARF6により活性化されることを見出した。本年度は、以下に記載したように、ARF6→PIP5Kシグナル伝達系がスパイン形成を制御していることを見出した。マウス海馬の内在性PIP5Kβは、スパインマーカー蛋白質であるPSD95と同一の画分に分画され、また、マウスの発生過程におけるPIP5Kβの発現パターンはPSD95と類似していた。これらの結果は、PIP5Kβがスパインにおいて機能している可能性を示唆している。さらに我々は、マウス海馬神経細胞に野生型PIP5Kβを過剰発現させると、スパイン数が顕著に減少し、活性欠失型PIP5Kβを過剰発現させるとスパイン数は増大することを見出した。これらの結果から、PIP5Kβはスパイン形成を負に制御していることが示唆された。海馬神経細胞に活性型ARF6変異体を過剰発現させると、スパイン数は減少し、不活性型ARF6変異体を過剰発現させると、スパイン数は増大した。これらのARF6の効果はPIP5Kβの効果と類似しており、ARF6はPIP5Kβの上流で機能している可能性が想定される。活性型あるいは不活性型ARF6変異体をPIP5Kβとともに海馬神経細胞に共発現させると、活性型ARF6変異体がPIP5Kβと相互作用した。さらに、活性型ARF6変異体により減少したスパイン数は、PIP5Kβを共発現させることにより回復した。以上の結果から、ARF6→PIP5Kβシグナル伝達系は、スパイン形成を負に制御していると結論づけられた。