神経極性を形づくる微小管重合を制御する神経ステロイド

神経細胞は樹状突起と軸索という機能的に分化した突起を有し、神経間情報交換のため常にシナプス形成と樹状突起可変動を繰り返している。特に樹状突起は情報伝達の入力を司り、その可変動は微小管のダイナミックな変化とそれを制御するmicrotubule associated protein 2(MAP2)の働きに起因している。我々は神経内において産生される神経ステロイドの一群が、MAP2に作用することで樹状突起における微小管ダイナミクスを変化させるナノシステムの存在を見いだし、その全容解明を行ってきた。本年度は神経ステロイドによるMAP2を介した微小管ダイナミクスの解析を細胞レベル及び、再構成系において解明した。細胞レベルにおける検討では、培養海馬神経細胞への蛍光タンパク質融合微小管(AcGFP-tubulin)発現ベクターの導入により細胞でのtubulin動態を可視化し、FRAP法を用いたライブイメージングにより解析した。通常、tubulinは自発的に重合を行うが、神経ステロイド・プレグネノロン(PREG)を処置する事で、処置直後から1.8倍の重合速度に上昇し、24時間後には、樹状突起の著しい伸張を誘導していた。一方、コルチコステロン(Cort)は、FRAP解析の結果、Tubulin重合速度を0.41倍に低下させ、24時間後における樹状突起を著しく退縮させる作用を有することが示された。このPREG及びCortによる効果は、単独では樹状突起伸展に影響しないプロゲステロン(PROG)によって拮抗される事が明らかになった(PREG+PROG:1.8→1.1倍、Cort+PROG:0.41→1.2倍)。一方、再構成系における検討では、分子間相互作用定量水晶発振子(QCM)法により、神経ステロイドがMAP2に結合部位を有し、PROG処置での拮抗作用も、PREG及びCortと同部位を競合し合うことを、キネティクス解析の結果明らかとした。さらに、暗視野顕微鏡下におけるtubulin重合は、細胞を用いたFRAP解析と同様に、PREG処置において重合速度の上昇が認められ、一方のCort処置では、重合速度の減少が認められた。また、本検討によって、Cortはtubulin重合速度を低下させるものの、すでに重合したtubulinの複合体を分解していくことはないことも明らかになった。

神経細胞は樹状突起と軸索という機能的に分化した突起を有し、神経間情報交換のため常にシナプス形成と樹状突起可変動を繰り返している。特に樹状突起は情報伝達の入力を司り、その可変動は微小管のダイナミックな変化とそれを制御するmicrotubule associated protein 2(MAP2)の働きに起因している。我々は神経内において産生される神経ステロイドの一群が、MAP2に作用することで樹状突起における微小管ダイナミクスを変化させるナノシステムの存在を見いだし、その全容解明を行ってきた。本年度は神経ステロイドによるMAP2を介した微小管ダイナミクスの解析を細胞レベル及び、再構成系において解明した。細胞レベルにおける検討では、培養海馬神経細胞への蛍光タンパク質融合微小管(AcGFP-tubulin)発現ベクターの導入により細胞でのtubulin動態を可視化し、FRAP法を用いたライブイメージングにより解析した。通常、tubulinは自発的に重合を行うが、神経ステロイド・プレグネノロン(PREG)を処置する事で、処置直後から1.8倍の重合速度に上昇し、24時間後には、樹状突起の著しい伸張を誘導していた。一方、コルチコステロン(Cort)は、FRAP解析の結果、Tubulin重合速度を0.41倍に低下させ、24時間後における樹状突起を著しく退縮させる作用を有することが示された。このPREG及びCortによる効果は、単独では樹状突起伸展に影響しないプロゲステロン(PROG)によって拮抗される事が明らかになった(PREG+PROG:1.8→1.1倍、Cort+PROG:0.41→1.2倍)。一方、再構成系における検討では、分子間相互作用定量水晶発振子(QCM)法により、神経ステロイドがMAP2に結合部位を有し、PROG処置での拮抗作用も、PREG及びCortと同部位を競合し合うことを、キネティクス解析の結果明らかとした。さらに、暗視野顕微鏡下におけるtubulin重合は、細胞を用いたFRAP解析と同様に、PREG処置において重合速度の上昇が認められ、一方のCort処置では、重合速度の減少が認められた。また、本検討によって、Cortはtubulin重合速度を低下させるものの、すでに重合したtubulinの複合体を分解していくことはないことも明らかになった。