ウイリアムス症候群における空間認知障害の病因に関する基礎的研究

Williams综合征空间认知障碍病因基础研究

基本信息

批准号：
12050206
负责人：
水野健作
金额：
$ 4.86万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

ウイリアムス症候群は、ヒト染色体7q11.23領域の半接合体欠失によって生じる隣接遺伝子症候群で、エラスチン遺伝子欠失による動脈狭窄と隣接遺伝子の欠失による種々の症状を伴う。本症候群に見られる視覚性空間認知障害は、LIMキナーゼ1(LIMK1)遺伝子の欠失とリンクしてる可能性が示唆されている。私達は、LIMK1がアクチン脱重合因子コフィリンを特異的にリン酸化することを見い出し、アクチン骨格の再構築におけるRac, Rho→LIMK1→コフィリンというシグナル経路の存在を明らかにした。コフィリンはアクチンフィラメントのターンオーバー速度を速め、糸状仮足、葉状仮足の形成や細胞移動に必須の因子であり、神経細胞では神経突起の伸展・退縮に関与することが推定される。私達は、トリDRG細胞を用い、神経突起伸展におけるLIMK1の役割をタイムラプスシステムを用いて解析した。その結果、LIMK1の過剰発現により、成長円錐の運動性が抑制され、伸展速度の減少がみられた。キナーゼ不活性型LIMK1の導入により、成長円錐が広がり、糸状突起の増加が見られた。また、コフィリンの導入により、成長円錐の運動性と伸展速度の上昇が観察されたが、成長円錐の形態は細く異常となった。これらの結果から、LIMK1による局所的なコフィリンのリン酸化は成長円錐の運動性に関与しており、リン酸化、脱リン酸化によるコフィリン活性の適度な調節が重要な役割を果たしていることが示唆された。一方、京大上村らとの共同研究により、コフィリンを脱リン酸化するホスファターゼとしてSlingshotを同定したので、成長円錐の運動性と形態形成におけるSlingshotの役割は今後解明すべき重要な課題である。また、LIMK1遺伝子変異マウスを用いて、空間認知障害の機構を個体レベルで解明することが今後の最も重要な課題である。

威廉姆斯综合征是由人类7q11.23区域的半合并缺失引起的一种侧翼基因综合征，由于弹性蛋白基因缺失和邻近基因缺失而导致动脉狭窄引起的各种症状。已经提出，该综合征中看到的视觉空间认知障碍可能与LIM激酶1（Limk1）基因的缺失有关。我们发现Limk1特异性地磷酸化了肌动蛋白解聚因子Cofilin，揭示了RAC的存在，Rho→Limk1→Cofilin信号途径在肌动蛋白骨骼的重建中。 Cofilin增加了肌动蛋白丝的周转率，是形成丝状和层状型和细胞迁移的重要因素，并被认为参与神经元中的神经突扩展和回归。我们使用禽类DRG细胞分析了Limk1在神经突生长中的作用。结果，Limk1的过表达抑制了生长锥的运动性，并降低了延伸率。观察到激酶不活跃的limk1扩散生长锥和丝状过程增加。此外，Cofilin的引入显示生长锥的运动速度和延伸速度有所提高，但是生长锥的形态变得薄和异常。这些结果表明，limk1局部的Cofilin磷酸化参与生长锥运动，以及通过磷酸化和去磷酸化对Cofilin活性的中等调节起重要作用。同时，在与京都大学Uemura等人的合作中，Slingshot被确定为一种磷酸酶，使Cofilin脱磷酸化，因此Slingshot在生长锥运动和形态发生中的作用是将来阐明的重要问题。此外，最重要的未来挑战是阐明使用limk1-gene突变小鼠在个体水平上的空间认知障碍的机制。