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。

在许多脊椎动物的神经轴突中，出生后在轴突周围形成髓鞘，这使得传导能够从一个朗飞环到另一个朗飞环。在朗飞缘的两侧，有一个连接髓鞘和轴突的结节旁轴胶质连接（AGJ）。轴突侧的细胞粘附分子 Caspr 和 contactin 以及髓磷脂侧的 Neurofascin-155 对于 AGJ 的形成至关重要，AGJ 形成后，电压门控 Na+ 通道在 Ranvier 环中积累，电压门控 K+ 通道在旁节处积累。簇。换句话说，AGJ是改变和维持轴突表面通道定位的重要屏障。然而，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极其重要的结构，但详细机制尚不清楚。到目前为止，我们发现AGJ发育不良小鼠的小脑浦肯野细胞轴突出现局部肿胀，轴突肿胀的触发因素可能是内质网中存在的钙通道IP3R1的过度积累。除了 IP3R1 之外，参与钙稳态的分子，如 VDAC、Mitofusion2 和 SigmaR1 也在 IP3R1 阳性轴突肿胀部位积累，表明轴突中局部钙稳态被破坏。我们还使用体内和体外系统证明这些分子的积累取决于 IP3R1 的表达水平。我们还发现钙激活的 K+ 通道 IK1 和 Slo1 在轴突肿胀中积累。此外，AGJ 异常浦肯野细胞中树突状支架蛋白 MAP2 的定位也发生了改变。这些结果表明，AGJ 形成不仅是 IP3R1 在浦肯野细胞轴突中定位的重要位点，而且也是维持树突结构的重要位点。