脳におけるRhoファミリーG蛋白質Rnd1の神経回路形成における役割

神経回路は、特異的な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作る複雑なネットワークシステムである。そのシステムにおいて低分子量G蛋白質Rhoファミリーは、樹状突起形成を含む神経細胞の形態変化を調節するのに重要な役割を果たしている。私は以前、Rhoファミリーの一つ、Rnd1がラット生後早期の大脳皮質や海馬の神経細胞に強く発現しており、海馬神経細胞の樹状突起スパインというシナプス構造の形成に不可欠であることを明らかにした。しかしながら、Rnd1がスパイン形成を含む樹状突起の発達をどのような分子機構で制御しているかについては不明のままであった。本年度の研究において、私は神経活動依存的な樹状突起の発達におけるRnd1の役割について調べた。Rnd1をラット海馬初代培養神経細胞に過剰発現させると、樹状突起伸展と分枝形成が有意に促進された。一方、RNA干渉により海馬神経細胞内在性のRnd1の発現を特異的に抑制すると、神経活動により促進される樹状突起伸展や分枝形成が有意に抑制された。そして、この樹状突起発達に対する抑制効果はRhoAの特異的エフェクターROCKの機能を阻害することによって解除された。さらに、RNA干渉によるRnd1の発現抑制により、脳由来神経成長因子(BDNF)による樹状突起の発達促進効果が有意に阻害された。本研究により得られた結果から、神経回路形成においてRnd1が神経活動依存的な樹状突起の発達に関与していることが明らかになった。さらに、そのような樹状突起の発達において、Rnd1がRhoAシグナルに対し抑制的に機能している可能性が示唆された。

神経回路は、特異的な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作る複雑なネットワークシステムである。そのシステムにおいて低分子量G蛋白質Rhoファミリーは、樹状突起形成を含む神経細胞の形態変化を調節するのに重要な役割を果たしている。私は以前、Rhoファミリーの一つ、Rnd1がラット生後早期の大脳皮質や海馬の神経細胞に強く発現しており、海馬神経細胞の樹状突起スパインというシナプス構造の形成に不可欠であることを明らかにした。しかしながら、Rnd1がスパイン形成を含む樹状突起の発達をどのような分子機構で制御しているかについては不明のままであった。本年度の研究において、私は神経活動依存的な樹状突起の発達におけるRnd1の役割について調べた。Rnd1をラット海馬初代培養神経細胞に過剰発現させると、樹状突起伸展と分枝形成が有意に促進された。一方、RNA干渉により海馬神経細胞内在性のRnd1の発現を特異的に抑制すると、神経活動により促進される樹状突起伸展や分枝形成が有意に抑制された。そして、この樹状突起発達に対する抑制効果はRhoAの特異的エフェクターROCKの機能を阻害することによって解除された。さらに、RNA干渉によるRnd1の発現抑制により、脳由来神経成長因子(BDNF)による樹状突起の発達促進効果が有意に阻害された。本研究により得られた結果から、神経回路形成においてRnd1が神経活動依存的な樹状突起の発達に関与していることが明らかになった。さらに、そのような樹状突起の発達において、Rnd1がRhoAシグナルに対し抑制的に機能している可能性が示唆された。