神経回路の成熟と動作に興奮性軸索ドメインが果たす役割の解明

阐明兴奋性轴突域在神经回路成熟和运作中的作用

基本信息

批准号：
21H02577
负责人：
久場博司
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02577/
关键词：
軸索神経回路細胞骨格

项目摘要

軸索起始部（AIS）は活動電位の発生を担う軸索ドメインであり、神経活動決定の要である。本研究では、音源定位に関わる脳幹の聴覚回路を対象にAIS可塑性の分子基盤、さらには回路形成・動作に果たす役割の解明を目指している。本年度は、活動依存的なAIS短縮の細胞内シグナル経路について、切片培養標本を用いた薬理スクリーニングを行った。まず、Caイオンの関与について、種々の電位依存性Caチャネル、イオンチャネル型や代謝型グルタミン酸受容体、リアノジン受容体の阻害剤の効果を調べたところ、いずれの薬剤もAISの短縮を阻害したことから、AIS短縮には様々なCa経路が関わり得ることが分かった。そこで、Ca下流の細胞内シグナルの検討を行ったところ、アデニル酸シクラーゼ（DDA、SQ22536）、プロテインキナーゼA（KT5720）、MEK（U0126、PD98059、AZD6422）、cdk5（Roscovitine）の阻害剤により短縮が抑制される一方で、アデニル酸シクラーゼの活性化剤（FSK）や膜透過型cAMP（8-br-cAMP）は、AIS短縮を生じることを見出した。AISには細胞骨格の一種である微小管が分布し、AISの足場分子であるankyrinGを繋ぎ留めていることが知られている。一方、MEKの下流のERKやcdk5は微小管の重合・脱重合を制御する。従って、さらにAIS短縮への微小管の安定性の関与について調べたところ、微小管の安定化剤であるTaxolによりAISの短縮は阻害された。一方、アクチンの安定化剤であるJasplakinolideによる効果は認めなかった。以上のことから、活動依存的なAIS短縮（AIS可塑性）は、cAMPを起点としたシグナルが微小管を不安定化させることにより生じる可能性があることを明らかにした。

轴突起源（AIS）是负责产生动作电位的轴突结构域，是确定神经活动的关键。这项研究旨在阐明AIS可塑性的分子基础，以及它在电路形成和操作中所扮演的作用，以靶向脑干的听觉电路，该电路涉及声音源定位。今年，我们使用截切培养基标本进行了药理筛查，以用于活性依赖性AIS缩短的细胞内信号途径。首先，我们研究了各种电压依赖性CA通道，离子型和代谢谷氨酸受体以及瑞氨烷受体的抑制剂的影响。由于两种药物都抑制了AIS缩短，因此发现各种CA途径都可以参与AIS缩短。 Therefore, we investigated intracellular signals downstream of Ca, and found that while inhibitors of adenylate cyclase (DDA, SQ22536), protein kinase A (KT5720), MEK (U0126, PD98059, AZD6422), and cdk5 (Roscovitine) suppress the truncation, while activators of adenylate cyclase （FSK）和膜可渗透营（8-BR兼营）会产生AIS缩短。众所周知，微管（一种类型的细胞骨架）分布在AIS中，并且它们连接AIS的脚手架分子。另一方面，MEK下游的ERK和CDK5控制微管的聚合和解聚。因此，进一步研究了微管稳定性在AIS缩短中的参与表明，微管稳定剂紫杉醇抑制了AIS缩短。另一方面，肌动蛋白的稳定剂Jasplakinolide未观察到任何作用。从上面可以看出，当源自营地破坏微管的信号时，可能会发生与活动有关的AIS缩短（AIS可塑性）。