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低分子量Gタンパク質群のクロストークによる神経軸索伸張制御

通过低分子量 G 蛋白串扰控制神经轴突生长

基本信息

批准号：
22570196
负责人：
戸井基道
金额：
$ 2.75万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

低分子量Gタンパク質であるRacは、細胞骨格アクチンの重合・脱重合を制御する中心的シグナル分子である。神経細胞においても、Racは軸索伸張からシナプス形成に至るまでの様々な形態変化に関与する。昨年度までの研究から見出した、新規のRacエフェクター分子である線虫RIN-1の細胞学的機能と分子遺伝学的機構を明らかにする事を目指し、以下の解析を行った。1、神経細胞移動および軸索伸長における低分子量Gタンパク質群とRIN-1タンパク質とのクロストークの関係野生型および恒常活性化型変異を入れたGタンパク質遺伝子として、CED-10/Rac1とRAB-5を作成し、野生型あるいはrin-1変異体の線虫に発現させた。野生型、変異体どちらにおいても、恒常活性化型CED-10の発現により発生過程にある線虫神経の糸状仮足の数が増加したが、特にrin-1変異体においてその数が有意に増加する事、また軸索を伸長する細胞サイドのみではなく、反対側にも異所的に糸状仮足が見える事を見出した。この結果は、RIN-1タンパク質は、活性化型Racと特異的に結合し、その活性を細胞領域特異的に制御している事が明らかになった。Rab5の影響や、これらのタンパク質の活性化が生体内でどの様に制御されているのかについては、形質転換体の作製に時間を要し、結果を得るまでには至らなかった。2、軸索誘導を制御しているガイダンス分子とRIN-1タンパク質活性化の関係。昨年度までの遺伝学的解析から、反発性シグナルslitおよびその受容体Roboの下流でRIN-1が機能している可能性を明らかにしている。このシグナル経路の分子機構を明らかにするために、各分子の挙動と相互作用を解析した。線虫のRoboをコードしているSAX-3とGFPとの融合遺伝子を発現させた形質転換体を作製し、発生中の神経におけるSAX-3の発現や局在を観察したところ、SAX-3は細胞膜上、特に糸状仮足に強く局在していた。ただし、伸長方向に勾配を持って局在している様子は観察されなかったので、細胞内では一様に局在していると推測された。興味深い事に、この糸状仮足への強い局在とRIN-1の細胞内集積がリンクしているように観察される。今後この2つのタンパク質の細胞内動態を詳しく解析する予定である。これらの結果は、RIN-1タンパク質がガイダンス分子特異的に細胞内のRacの活性を制御することで、軸索伸長に必須な糸状仮足の形成を領域特異的に制御している事を示す最初の発見であり、現在論文投稿中である。

Low molecular weight G molecules are the most important molecules in the cellular structure. The relationship between the development and morphological transformation of neurons and Rac axons Last year's research has revealed new molecular mechanisms for RIN-1 cell function and molecular genetics, and the following analysis has been carried out. 1. Cell migration and axonal elongation: low molecular weight G/C group, RIN-1, C/C group, RIN-1, RIN-1, RIN- During the development of wild-type, variant, and constantly active CED-10, the number of end-effector cells increased during the development process, and the number of end-effector cells increased intentionally during the development process, especially for rin-1 variant, and the number of end-effector cells increased intentionally during the axonal elongation process, and the number of end-effector cells increased significantly during the development process. As a result, RIN-1 has been shown to bind specifically to active Rac and to inhibit cell domain activity. The effect of Rab5 on the activation of the substance in vivo is mainly due to the time and result of the transformation. 2. The relationship between axonal induction and molecular activation of RIN-1. In the past year, the possibility of functional transformation of RIN-1 downstream of the receptor Robo has been clarified. The molecular mechanism of the molecular pathway is clearly defined, and the kinetic interactions of each molecule are analyzed. SAX-3 and GFP fusion protein were detected on the cell membrane and in the brain during development. In addition, the direction of elongation is determined by the number of cells in the cell. The intracellular accumulation of RIN-1 was observed in the middle of the cell. In the future, the intracellular dynamics of the two substances will be analyzed in detail. These results show that RIN-1 is a molecular specific inhibitor of intracellular Rac activity, and that axonal elongation requires domain-specific inhibition of end-segment foot formation.