大脳新皮質の神経発生におけるＡＭＰ依存性キナーゼの役割解析

AMP依存性キナーゼ(AMPK)は細胞内エネルギーセンサーであり、細胞内エネルギー通貨であるATPの濃度変化に応じて活性化され、エネルギー代謝分子の機能を調節することで細胞内エネルギーを一定に保つ役割を担っている。本研究によりこれまでAMPKが大脳新皮質発生において神経細胞移動に必須であり、微小管モータータンパク質である細胞質ダイニンの機能を制御するという新たな役割を担っていることが判明していた。しかし、AMPKがどのようなメカニズムにより神経細胞でダイニンの機能を制御しているかは分かっていなかった。本年度はAMPKが細胞質ダイニン複合体のダイニン中間鎖をリン酸化するという昨年度に得た知見に基づき研究を進めた。GSTとダイニン中間鎖の融合タンパク質(GST-Dynein IC)を大腸菌に強制発現して精製し、AMPKによるin vitroキナーゼ反応を行った。その産物を質量分析(LC-MS/MS)法を用いて解析し、ダイニン中間鎖におけるAMPKのリン酸化標的残基の特定を行った。その結果、AMPKによりダイニン中間鎖のN端近傍の3つのセリン残基がリン酸化されることが分かった。先行研究により、ダイニン中間鎖はN端付近でダイナクチンやNudELといったダイニン制御因子と相互作用していることが分かっている。昨年度の研究成果により、AMPKがダイニン-ダイナクチンの相互作用を制御していることが分かっており、AMPKがダイニン中間鎖のN端近傍をリン酸化し、ダイニン-ダイナクチンの相互作用を制御することにより、細胞質ダイニンの機能を制御していることが示唆された。本研究成果は細胞内エネルギーセンサーであるAMPKの新規機能を明らかにするだけでなく、細胞質ダイニンの制御機構の理解にも貢献することが期待できる。

AMP依存性キナーゼ(AMPK)は細胞内エネルギーセンサーであり、細胞内エネルギー通貨であるATPの濃度変化に応じて活性化され、エネルギー代謝分子の機能を調節することで細胞内エネルギーを一定に保つ役割を担っている。本研究によりこれまでAMPKが大脳新皮質発生において神経細胞移動に必須であり、微小管モータータンパク質である細胞質ダイニンの機能を制御するという新たな役割を担っていることが判明していた。しかし、AMPKがどのようなメカニズムにより神経細胞でダイニンの機能を制御しているかは分かっていなかった。本年度はAMPKが細胞質ダイニン複合体のダイニン中間鎖をリン酸化するという昨年度に得た知見に基づき研究を進めた。GSTとダイニン中間鎖の融合タンパク質(GST-Dynein IC)を大腸菌に強制発現して精製し、AMPKによるin vitroキナーゼ反応を行った。その産物を質量分析(LC-MS/MS)法を用いて解析し、ダイニン中間鎖におけるAMPKのリン酸化標的残基の特定を行った。その結果、AMPKによりダイニン中間鎖のN端近傍の3つのセリン残基がリン酸化されることが分かった。先行研究により、ダイニン中間鎖はN端付近でダイナクチンやNudELといったダイニン制御因子と相互作用していることが分かっている。昨年度の研究成果により、AMPKがダイニン-ダイナクチンの相互作用を制御していることが分かっており、AMPKがダイニン中間鎖のN端近傍をリン酸化し、ダイニン-ダイナクチンの相互作用を制御することにより、細胞質ダイニンの機能を制御していることが示唆された。本研究成果は細胞内エネルギーセンサーであるAMPKの新規機能を明らかにするだけでなく、細胞質ダイニンの制御機構の理解にも貢献することが期待できる。