嗅神経細胞の嗅覚受容体に依存的な軸索投射機構

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哺乳類の嗅覚を担う分子レベルでの実体は、約1,000種類存在する嗅覚受容体(OR)である。嗅上皮に存在する個々の嗅神経細胞は1,000種類存在するORのうち、1種類のみを発現している。また、同じ種類ののORを発現している嗅神経細胞は、嗅上皮上では散在しているにも関わらず、その投射先である嗅球においては、軸索が収斂していることが知られている。本研究では、同種の嗅神経細胞が収斂する軸索投射のメカニズムの解明を試みた。特に、この過程にはOR自身が関与していることが知られているので、ORがいかなるシグナル伝達機構によって軸索投射を制御しているのかを検討した。まず、Gタンパク質との共役に必須なモチーフを改変したOR遺伝子を導入したトランスジェニックマウスを作製したところ、この変異体を発現する嗅神経細胞においてはOR遺伝子の単一発現に影響が見られなかったが、軸索は野生型に比べて前方に投射し、軸索の収斂が著しく阻害されていることが判明した。一方、この変異型ORとともに恒常活性化型のGsを発現させると、正常な軸索投射は回復した。従って、ORはGsを介して、嗅神経細胞の軸索投射先を決定していることが明らかになった。さらに、GsおよびPKAの活性を上げたり下げたりすると、軸索投射先がそれぞれ後方化・前方化することが明らかになった。これらの結果から、ORを介して入力されるcAMPシグナルの強さによって軸索投射位置の前後軸が決定されていることが分かった。