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: 12210078
• 负责人: 根岸 学
• 金额: --
• 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 (C)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12210078/
• 关键词: Rnd; Rho; PC12細胞; 神経突起; アクチン; チューブリン; 低分子量G蛋白質; two-hybrid

神経回路は特異的は細胞極性を示す神経細胞が、その神経突起を介した接着により形成される複雑なネットワークシステムである。この神経突起形成に低分子量G蛋白質Rhoファミリーが深く関与しており、細胞骨格の再構築により、Rhoは突起の退縮を、RacとCdc42は突起の伸長を引き起こすことが知られている。しかし、Rhoファミリーにはほかに様々な種類のG蛋白質が存在するがそれらの機能はほとんど不明である。我々は中枢神経系に特異的に発現しているがその神経機能が全く不明なRndサブファミリーの神経細胞の突起形成における役割を検討した。Rndには3種類(Rnd1、Rnd2、Rnd3)存在し、PC12細胞にこれらのG蛋白質を発現させると、Rnd1とRnd3が多数の細い神経突起を形成させた。Rnd3は末梢でのみ発現し、Rnd1が中枢特異的発現を示すのでRnd1の作用を調べた。Rnd1による神経突起はNGFによるものと比較し、突起の数は多いが細く不規則な形態をしていた。突起内にはマイクロチューブルがのびているが、F-actinやニューロフィラメントはほとんどなかった。また、細胞膜周辺のcortical actin filamenntが消失しており、アクチノマイシンDでcortical actin filamenntを崩壊させるとやはり神経突起形成が引き起こされた。これらのことから、cortical actin filamenntは細胞膜からの突起伸長を抑制しており、Rnd1はこのcortical actin filamenntを壊すことにより細胞膜からの突起形成を可能にしているのではないかを推察される。次に、このRnd1による神経突起形成機能の分子機構を明らかにする目的で、Rnd1に結合する分子を酵母のtwo-hybrid法を用いてスクリーニングした。その結果、いくつ特異的に結合する分子が同定され、その1つはRndサブファミリー全てに結合する分子、もう1つはRnd1とRnd3に特異的に結合する分子であった。

神经回路是复杂的网络系统，其中通过其神经突附着形成了表现出细胞极性的特定神经元。低分子量G蛋白RHO家族与这种神经突的形成深深地参与，众所周知，RHO会导致突起的消退，RAC和CDC42通过细胞骨架的重组导致突出延伸。但是，Rho家族中还有其他各种类型的G蛋白，但是它们的功能在很大程度上未知。我们研究了RND亚家族的神经元突起的形成，该作用在中枢神经系统中特异性表达，但其神经功能是完全未知的。有三种类型的RND（RND1，RND2和RND3），当PC12细胞表达这些G蛋白时，RND1和RND3形成了许多薄神经突。由于RND3仅表达外周，RND1表现出集中特异性的表达，因此研究了RND1的作用。与RND1诱导的神经突相比，突起的数量很大，但它们的形态较薄，形态较薄。微管在突起内延伸，但很少有F-肌动蛋白或神经丝。此外，细胞膜周围的皮质肌动蛋白Filamennt消失了，并破坏皮质肌动蛋白Filamennt用放线肌蛋白D也会引起神经突的形成。从这些发现可以推断出皮质肌动蛋白Filamennt抑制细胞膜的突起，并且RND1可能会分解这种皮质肌动蛋白丝filamennt，以允许细胞膜的突起。接下来，为了阐明由RND1引起的神经突的分子机制，使用酵母的两性杂交方法筛选了与RND1结合的分子。结果，鉴定出特定结合的几个分子，一个结合了所有rnd亚家族，另一个分子专门与RND1和RND3结合。

项目成果

Hiroshi Hasegawa: "Different membrane targeting of prostaglandin EP3 receptor isoforms dependent on their carboxy-terminal tail structures"FEBS Letters. 473. 76-80 (2000)

Hiroshi Hasekawa：“前列腺素 EP3 受体亚型的不同膜靶向取决于其羧基末端尾部结构”FEBS Letters。

Hironori Katoh: "Samll GTPase RhoG is a key regulator for neurite outgrowth in PC12 cells"Molecular and Cellular Biology. 20. 7378-7387 (2000)

Hironori Katoh：“Samll GTPase RhoG 是 PC12 细胞中神经突生长的关键调节因子”《分子和细胞生物学》。

Hirotada Fujita: "Molecular decipherment of Rho effector pathways regulating tight-junction permeability"Biochemical Journal. 346. 617-622 (2000)

Hirotada Fujita：“调节紧密连接通透性的 Rho 效应器途径的分子解密”生化杂志。

Yoshiaki Yamaguchi: "Gal2 and Gal3 inhibit Ca2+-dependent exocytosis through Rho/Rho-associated kinase-dependent pathway"Journal of Neurochemistry. 75. 708-717 (2000)

Yoshiaki Yamaguchi：“Gal2 和 Gal3 通过 Rho/Rho 相关激酶依赖性途径抑制 Ca2 依赖性胞吐作用”《神经化学杂志》。

Junko Aoki: "Rnd1, a novel Rho family GTPase, induces the formation of neuritic processes in PC12 cells"Biochemical and Biophysical Research Communication. 278. 604-608 (2000)

Junko Aoki：“Rnd1 是一种新型 Rho 家族 GTP 酶，可诱导 PC12 细胞中神经炎过程的形成”《生物化学与生物物理研究通讯》。