髄鞘軸索間結合パラノーダルジャンクション依存的軸索恒常性維持機構の解明

阐明旁节连接依赖性轴突稳态机制

基本信息

批准号：
20K06863
负责人：
石橋智子
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Tokyo University of Pharmacy and Life Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

脊椎動物の神経軸索の多くは生後軸索周囲に髄鞘が形成されることにより、ランビエ絞輪から絞輪へと跳躍伝導が可能になる。このランビエ絞輪部両隣には髄鞘と軸索を繋ぎ止める膜間結合paranodal axoglial junction (AGJ) がある。AGJ形成には軸索側の細胞接着分子Casprおよびcontactin、髄鞘側のNeurofascin-155が必須であり、AGJ形成後に電位依存性Na+チャネルはランビエ絞輪に電位依存性K+チャネルはjuxtaparanodeへ集積しクラスターを形成する。すなわちAGJは軸索表面のチャネルの局在変化・維持に必須の障壁である。しかしながらAGJのわずかな異常が軸索変性を引き起こすことからAGJは軸索機能維持に極めて重要な構造であると考えられるが、その詳細なメカニズムは明らかではない。これまでにAGJ形成不全マウスの小脳プルキンエ細胞軸索に限局した腫脹が認められること、軸索腫脹の引き金が小胞体に存在するカルシウムチャネルであるIP3R1の過剰な集積である可能性を明らかにした。IP3R1陽性の軸索腫脹部位にはIP3R1以外にもカルシウム恒常性に関与する分子VDAC、Mitofusion2、SigmaR1などの集積もあり軸索局所のカルシウム恒常性の破綻が示唆された。またこれら分子の集積はIP3R1の発現量に依存していることをin vivoおよびin vitroの系を用いて明らかにした。さらにカルシウム活性化K+チャネルであるIK1およびSlo1の軸索腫脹部への集積も見出した。またAGJ異常プルキンエ細胞の樹状突起の骨格タンパク質であるMAP2の局在も変化していた。これらの結果はAGJ形成がプルキンエ細胞軸索のIP3R1の局在のみならず樹状突起の構造維持にも重要な部位であることを示唆している。

许多脊椎动物神经轴突在产后轴突周围有髓鞘，从而使从Lambier环跳到挤压环。在该边缘旁边，有一个连接髓鞘和轴突的膜间侧轴轴突连接（AGJ）。对于AGJ的形成，轴突细胞粘附分子CASPR和Contactin以及髓鞘的Neurofascin-155是必不可少的，在AGJ形成之后，电压依赖性的Na+通道积累在Lambier环中，并且电压依赖性的K+通道形成一个集群。换句话说，AGJ是轴突表面上局部变化和维护通道的必要障碍。但是，由于AGJ的轻微异常会导致轴突变性，因此AGJ被认为是维持轴突功能的关键结构，但其详细机制尚不清楚。我们已经透露，在AGJ dystrasmic小鼠的小脑Purkinje细胞轴突中已经观察到局部肿胀，并且轴突肿胀的触发因素可能是IP3R1的过量积聚，IP3R1是内质网中存在的钙通道。除IP3R1外，轴突肿胀位点还积累了参与钙稳态的VDAC，Mitofusion2和Sigmar1，这表明在Axon Local的钙稳态分解。此外，使用体内和体外系统揭示了这些分子的积累取决于IP3R1的表达水平。此外，还发现了钙激活的K+通道IK1和SLO1在轴突肿胀中的积累。也改变了MAP2的定位，MAP2（AGJ异常浦肯野细胞的树突中的骨骼蛋白）也发生了变化。这些结果表明，AGJ的形成不仅是Purkinje细胞轴突中IP3R1的定位，而且是维持树突的结构。