神経細胞の極性形成におけるRap1の作用機構と生理機能

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神経細胞は形態的、機能的に異なる軸索と樹状突起を持つ極性細胞であり、その極性形成の一過程である軸索の形成に低分子量G蛋白質の一つであるRap1の関与が示唆されている。本研究では神経細胞の極性形成、および軸索伸長にRap1のGDP/GTP交換因子(GEF)として機能するMR-GEFとPDZ-GEFの関与につき解析を行った。神経細胞の軸索形成や伸長のモデル細胞であるN1E-115細胞は、血清存在下の培養では神経様突起の伸長が抑制され、血清非存在下の培養では突起伸長を示すことが知られている。そこでN1E-115細胞にMR-GEFおよびPDZ-GEFの過剰発現を行い、神経様突起の伸長、細胞形態に対する影響を検討した。その結果、MR-GEF、PDZ-GEFの過剰発現により神経様突起伸長と細胞の伸展の亢進が血清存在下において認められた。また、MR-GEFおよびPDZ-GEFによる神経様突起伸長と細胞の伸展の亢進はRap1GAPとの共発現により抑制されたことから、これらのGEFがRap1の活性化を通じて神経様突起伸長と細胞の伸展を制御することが示唆された。さらに、MR-GEFおよびPDZ-GEFによる神経様突起伸長と細胞の伸展の亢進は、アクチン骨格系の制御分子であるCdc42およびRacのドミナントネガティブ変異体との共発現によって部分的な抑制が認められた。本研究により、MR-GEF、PDZ-GEFがRap1を介してアクチン骨格系を制御し、神経軸索の形成・伸長に関与する可能性が示唆された。