神経ガイダンスとスパイン形態変化におけるアクチン動態制御の機能解析

アクチン骨格の再編成は、神経突起の伸長・退縮・ガイダンス、樹状突起の形成・分岐、スパインの形態制御において重要な役割を果たしている。アクチン脱重合因子であるコフィリンはアクチン骨格再編成における最重要因子の一つであり、LIMキナーゼ(LIMK)によるリン酸化(不活性化)とSlingshot(SSH)による脱リン酸化(活性化)により活性制御されている。本研究では、神経突起の伸長・退縮、樹状突起の形成、スパイン形態形成におけるコフィリン、LIMK、SSHによるアクチン動態制御の役割を解明することを目的とした。まず、トリDRGニューロンにLIMK1を過剰発現すると神経突起の伸長ならびに成長円錐の運動性が抑制され、コフィリン、SSH1を過剰発現するとこれらは促進された。一方、LIMK1/LIMK2の発現抑制や活性阻害によっても神経突起の伸長が抑制され、成長円錐におけるアクチンの集積が抑制された。以上の結果から、LIMKはF-アクチン安定化によりラメリポディアの形成を促進し、神経突起の伸長に寄与していると考えられた。また、海馬神経細胞に活性型LIMK1を過剰発現すると、樹状突起の数の増加と突起の短縮が観察された。非リン酸化型コフィリンやSSHの共発現によってこれらの表現型は抑制された。また、ラット皮質神経細胞のBDNF刺激によって、コフィリンのリン酸化が上昇し、樹状突起の数が増加したが、これらはLIMK1のsiRNAによって抑制された。以上の結果から、樹状突起の形成過程においてLIMKの活性化が重要であることが示唆された。また、私達は13種のRho-GEFに対する抑制効果の高いshRNAを作成し、N1E-115細胞の突起伸長に対する効果を測定し、3種のRho-GEFが特異的にN1E-115細胞の突起伸長を負に制御していることを明らかにした。

アクチン骨格の再編成は、神経突起の伸長・退縮・ガイダンス、樹状突起の形成・分岐、スパインの形態制御において重要な役割を果たしている。アクチン脱重合因子であるコフィリンはアクチン骨格再編成における最重要因子の一つであり、LIMキナーゼ(LIMK)によるリン酸化(不活性化)とSlingshot(SSH)による脱リン酸化(活性化)により活性制御されている。本研究では、神経突起の伸長・退縮、樹状突起の形成、スパイン形態形成におけるコフィリン、LIMK、SSHによるアクチン動態制御の役割を解明することを目的とした。まず、トリDRGニューロンにLIMK1を過剰発現すると神経突起の伸長ならびに成長円錐の運動性が抑制され、コフィリン、SSH1を過剰発現するとこれらは促進された。一方、LIMK1/LIMK2の発現抑制や活性阻害によっても神経突起の伸長が抑制され、成長円錐におけるアクチンの集積が抑制された。以上の結果から、LIMKはF-アクチン安定化によりラメリポディアの形成を促進し、神経突起の伸長に寄与していると考えられた。また、海馬神経細胞に活性型LIMK1を過剰発現すると、樹状突起の数の増加と突起の短縮が観察された。非リン酸化型コフィリンやSSHの共発現によってこれらの表現型は抑制された。また、ラット皮質神経細胞のBDNF刺激によって、コフィリンのリン酸化が上昇し、樹状突起の数が増加したが、これらはLIMK1のsiRNAによって抑制された。以上の結果から、樹状突起の形成過程においてLIMKの活性化が重要であることが示唆された。また、私達は13種のRho-GEFに対する抑制効果の高いshRNAを作成し、N1E-115細胞の突起伸長に対する効果を測定し、3種のRho-GEFが特異的にN1E-115細胞の突起伸長を負に制御していることを明らかにした。