動物個体におけるアクチン細胞骨格の可視化と高次脳機能解析への応用

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本年度の研究では、個体脳内のアクチン動態解析の準備として、海馬初代培養神経細胞における神経活動依存的なアクチン制御のメカニズムを詳細に解析した。これまでの我々の研究で、NMDA受容体の薬理学的な活性化がスパインにおけるアクチン集積を、電位依存性Ca^<2+>チャネルの薬理的な活牲化が細胞体辺縁部におけるアクチン集積を特異的に誘導することを示してきた。しかし、このメカニズムが実際のシナプス活動によるアクチン動態の制御に関与しているかについては不明であった。細胞外電気刺激をGFP-actinを発現した海馬初代培養神経細胞に与えると、GFP-actinはスパインおよび細胞体辺縁部に集積する。このときNMDA受容体阻害薬を投与すると、スパインへのGFP-actin集積力が完全に阻害された。一方、NMDA受容体阻害薬存在下でも、細胞体辺縁部へのGFP-actin集積の誘導は有意に観察された。このことから、シナプス活動によるアクチン集積においても、NMDA受容体がスパインへのアクチン集積に特異的に関与していることが示された。これらの結果をまとめて論文として発表した(Furuyashiki et al.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99(22), pp.14458-63,2002)。またNMDA受容体・電位依存性Ca^<2+>チャネルからのCa^<2+>流入がアクチン集積を誘導するメカニズムについて薬理学的に検討を開始した。90mM K^+を含んだ細胞外液により脱分極刺激を与えると、細胞体辺縁部へのGFP-actin集積が観察される。CaMキナーゼやミオシン軽鎖キナーゼの特異的阻害薬の投与により、このGFP-actinの変化が有意に減弱することを見出した。今後これらの解析により、神経活動依存的なアクチン集積の分子メカニズムが解明されると思われる。