アクチン再構築による臨界期制御メカニズムの解析

生後間もない脳が経験に依存して機能的な神経回路の形成する臨界期がある。臨界期を制御する数少ない因子の１つとして、ホメオ蛋白質Otx2が知られている。Otx2は視覚野のParvalbumin発現細胞（PV細胞）に運ばれ、PV細胞の成熟を促すことで臨界期を制御する。一方で、Otx2がPV細胞の機能成熟を支える機能分子のメカニズムが未だわかっていない。そこで本研究では、Otx2の下流因子であるアクチン重合因子Coactosinに焦点を当て、PV細胞の成熟におけるアクチン細胞骨格の役割を明らかにする。今年度までに電気生理学的な解析から、研究室で作成したCoactosin flox / PV-Cre KOマウスでは、経験に応じて神経回路が再形成される臨界期が正常に誘導されないことが示された。またKOマウスの解析から、CoactosinはF-アクチンの重合に寄与し、PV細胞内のアクチン細胞骨格の形成に関与することが確認された。さらにKOマウスでは、視床からの軸索末端を染めるVGlut2の染色像が減少するため、視床からの入力が弱まっていることが推測された。加えて、PV細胞の周囲を特異的に取り囲む細胞外基質(PNN)や、PVの染色像からは、PV細胞自身の神経突起形成がKOマウスにおいて未熟であることが推測された。総合して考えると、Coactosinはアクチン細胞骨格の形成に寄与することで、PV細胞に入力するシナプスの形成を促進し、さらにPV細胞の細胞形態の成熟に関与すると考えられる。現在、PV細胞の形態をGFP標識することで詳細に解析しており、終わり次第、論文を投稿する予定である。

生後間もない脳が経験に依存して機能的な神経回路の形成する臨界期がある。臨界期を制御する数少ない因子の１つとして、ホメオ蛋白質Otx2が知られている。Otx2は視覚野のParvalbumin発現細胞（PV細胞）に運ばれ、PV細胞の成熟を促すことで臨界期を制御する。一方で、Otx2がPV細胞の機能成熟を支える機能分子のメカニズムが未だわかっていない。そこで本研究では、Otx2の下流因子であるアクチン重合因子Coactosinに焦点を当て、PV細胞の成熟におけるアクチン細胞骨格の役割を明らかにする。今年度までに電気生理学的な解析から、研究室で作成したCoactosin flox / PV-Cre KOマウスでは、経験に応じて神経回路が再形成される臨界期が正常に誘導されないことが示された。またKOマウスの解析から、CoactosinはF-アクチンの重合に寄与し、PV細胞内のアクチン細胞骨格の形成に関与することが確認された。さらにKOマウスでは、視床からの軸索末端を染めるVGlut2の染色像が減少するため、視床からの入力が弱まっていることが推測された。加えて、PV細胞の周囲を特異的に取り囲む細胞外基質(PNN)や、PVの染色像からは、PV細胞自身の神経突起形成がKOマウスにおいて未熟であることが推測された。総合して考えると、Coactosinはアクチン細胞骨格の形成に寄与することで、PV細胞に入力するシナプスの形成を促進し、さらにPV細胞の細胞形態の成熟に関与すると考えられる。現在、PV細胞の形態をGFP標識することで詳細に解析しており、終わり次第、論文を投稿する予定である。