神経ネットワーク形成における低分子量G蛋白質Rhoファミリーの役割

低分子量 G 蛋白 Rho 家族在神经网络形成中的作用

• 批准号: 15029227
• 负责人: 根岸 学
• 金额: $ 4.35万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15029227/
• 关键词: semaphorin; Plexin; R-Ras; 軸索ガイダンス; Rho; Rnd1; 神経回路; 成長円錐; 神経突起; Rapostlin; Rnd; 分枝化; アクチン; 微小管

神経細胞は、その特徴的な構造である神経突起を介して互いに接着し、複雑な神経回路を形成し、高次脳機能の発現を可能にしている。軸索は様々な軸索ガイダンス因子に導かれて伸長し、目的のターゲット細胞に到達し、神経回路を形成する。Sema4Dは代表的な軸索ガイダンス分子の1つであり、その特異的な受容体、Plexin-B1に結合し、反発作用を発揮する。しかしその分子メカニズムは不明であった。Plexin-B1の細胞内領域にはよく保存された部位、C1とC2が存在する。我々は、脳に主要に発現しているRhoファミリーG蛋白質、Rnd1がC1とC2の間の領域に結合することを見いだしていた。C1とC2の機能を解析した結果、Plexin-B1のこの領域がRasファミリーの1つ、R-Rasに対する特異的なGAPであることを見いだした。また、Plexin-B1によるR-Ras GAP活性発現にはRnd1の結合が必須であり、Plexin-B1/Rnd1複合体は、リガンドのSema4D刺激により、R-Ras GAP活性を発揮し、R-Rasの活性を低下させた。また、このR-Ras GAP活性の発現により、Sema4D/Plexin-B1/Rnd1はPC12細胞で神経突起の退縮を、ラット初代培養海馬神経細胞において成長円錐の崩壊を引き起こした。このことから、Sema4D/Plexin-B1はR-Ras GAP活性により、軸索進展作用のあるR-Rasの活性を抑制することにより、軸索に対する反発作用を発揮することがわかった。さらに、このR-Ras GAP配列はPlexin-Aを含む他のPlexinファミリーにも非常によく保存されているので、Sema3A/Plexin-Aによる反発作用にもR-Ras GAP活性が関わるのかを調べ、ラット初代培養海馬神経細胞で、Sema3A/Plexin-Aによる成長円錐の崩壊にもR-Rasの活性低下が必須であることがわかった。このことから、R-Ras GAP活性はPlexinファミリーに共通した情報伝達機構であることが推察される。

神经元通过其独特的结构彼此粘附，形成复杂的神经回路，从而表达较高的大脑功能。轴突受到各种轴突引导因素的指导，可以扩展，达到感兴趣的目标细胞并形成神经回路。 SEMA4D是与其特定受体Plexin-B1结合并发挥排斥作用的代表性轴突引导分子之一。但是，其分子机制尚不清楚。 Plexin-B1的细胞内区域包含保存良好的位点C1和C2。我们发现主要在大脑中表达的Rho家族G蛋白RND1与C1和C2之间的区域结合。 C1和C2函数的分析表明，Plexin-B1的该区域是RAS家族之一R-RAS的特定差距。此外，RND1的结合对于plexin-b1的R-RAS间隙活性表达至关重要，而在SEMA4D刺激配体的刺激后，Plexin-B1/RND1复合物在SEMA4D刺激后施加了R-RAS间隙活性，从而降低了R-RAS的活性。此外，R-RAS间隙活性的表达导致PC12细胞中的神经突变质和原代大鼠培养的海马神经元的生长锥塌陷。这表明SEMA4D/PLEXIN-B1通过抑制R-RAS活性对轴突产生排斥作用，R-RAS的活性由于R-RAS间隙活性而具有轴突生长效应。此外，由于该R-RAS间隙序列在其他丛蛋白家族中也非常保守，包括丛蛋白-A，我们研究了R-RAS间隙活性是否参与SEMA3A/PLEXIN-A的排斥作用，并且在原发性培养的大鼠海马神经元中发现，RAS活性是由RAS活性降低的，这是R-RAS的降低，这是对Collape colape cone cona的必不可少的。这表明R-RAS间隙活性是Plexin家族的常见信息传输机制。

项目成果

Yamaguchi Y.et al.: "N-terminal short sequences of α subunits of the G12 family determine selective coupling to receptors."The Journal of Biological Chemistry. 278(17). 14936-14939 (2003)

Yamaguchi Y. 等人：“G12 家族的 α 亚基的 N 端短序列决定了与受体的选择性偶联。”《生物化学杂志》278(17) (2003)。

Direct interaction of Rnd1 with FRS2β regulates Rnd1-induced downregulation of RhoA activity and is involved in FGF-induced neurite

Rnd1 与 FRS2β 的直接相互作用调节 Rnd1 诱导的 RhoA 活性下调，并参与 FGF 诱导的神经突

• 发表时间: 2005
• 期刊: The Journal of Biological Chemistry (In press)

Katoh H.et al.: "RhoG activates Rac1 by direct interaction with the Dock180-binding protein Elmo."Nature. 424. 461-464 (2003)

Katoh H.等人：“RhoG 通过与 Dock180 结合蛋白 Elmo 直接相互作用来激活 Rac1。”《自然》。

The semaphorin 4D receptor plexin-B1 is a GTPase activating protein for R-Ras

• DOI: 10.1126/science.1097545
• 发表时间: 2004-08-06
• 期刊: SCIENCE
• 影响因子: 56.9
• 作者: Oinuma, I;Ishikawa, Y;Negishi, M
• 通讯作者: Negishi, M

Identification of splicing variants of rapostlin, a novel Rnd2 effector that interacts with N-WASP and induces neurite branching

rapostlin 剪接变体的鉴定，rapostlin 是一种与 N-WASP 相互作用并诱导神经突分支的新型 Rnd2 效应子

• 发表时间: 2004
• 期刊: The Journal of Biological Chemistry 279
• 作者: Kakimoto T;Katoh H;Negishi M
• 通讯作者: Negishi M