神経ガイダンスとスパイン形態変化におけるアクチン動態制御の機能解析

神经引导和脊柱形态变化过程中肌动蛋白动力学控制的功能分析

基本信息

批准号：
18022002
负责人：
水野健作
金额：
$ 5.12万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

アクチン骨格の再編成は、神経突起の伸長・退縮・ガイダンス、樹状突起の形成・分岐、スパインの形態制御において重要な役割を果たしている。アクチン脱重合因子であるコフィリンはアクチン骨格再編成における最重要因子の一つであり、LIMキナーゼ(LIMK)によるリン酸化(不活性化)とSlingshot(SSH)による脱リン酸化(活性化)により活性制御されている。本研究では、神経突起の伸長・退縮、樹状突起の形成、スパイン形態形成におけるコフィリン、LIMK、SSHによるアクチン動態制御の役割を解明することを目的とした。まず、トリDRGニューロンにLIMK1を過剰発現すると神経突起の伸長ならびに成長円錐の運動性が抑制され、コフィリン、SSH1を過剰発現するとこれらは促進された。一方、LIMK1/LIMK2の発現抑制や活性阻害によっても神経突起の伸長が抑制され、成長円錐におけるアクチンの集積が抑制された。以上の結果から、LIMKはF-アクチン安定化によりラメリポディアの形成を促進し、神経突起の伸長に寄与していると考えられた。また、海馬神経細胞に活性型LIMK1を過剰発現すると、樹状突起の数の増加と突起の短縮が観察された。非リン酸化型コフィリンやSSHの共発現によってこれらの表現型は抑制された。また、ラット皮質神経細胞のBDNF刺激によって、コフィリンのリン酸化が上昇し、樹状突起の数が増加したが、これらはLIMK1のsiRNAによって抑制された。以上の結果から、樹状突起の形成過程においてLIMKの活性化が重要であることが示唆された。また、私達は13種のRho-GEFに対する抑制効果の高いshRNAを作成し、N1E-115細胞の突起伸長に対する効果を測定し、3種のRho-GEFが特異的にN1E-115細胞の突起伸長を負に制御していることを明らかにした。

肌动蛋白骨架的重组对于神经突的伸长、回缩和引导、树突的形成和分支以及脊柱形态的控制起着重要作用。 Cofilin 是一种肌动蛋白解聚因子，是肌动蛋白骨架重组中最重要的因子之一，通过 LIM 激酶 (LIMK) 的磷酸化（失活）和 Slingshot (SSH) 控制的去磷酸化（激活）来激活。在本研究中，我们旨在阐明肌动蛋白丝切蛋白、LIMK 和 SSH 在神经突伸长/回缩、树突形成和脊柱形态发生中的肌动蛋白动力学调节作用。首先，鸟类 DRG 神经元中 LIMK1 的过度表达抑制神经突生长和生长锥运动，而 cofilin 和 SSH1 的过度表达则促进这些。另一方面，抑制 LIMK1/LIMK2 的表达或活性也抑制了神经突的生长并抑制了生长锥中肌动蛋白的积累。这些结果表明 LIMK 通过稳定 F-肌动蛋白来促进片状伪足的形成，并有助于神经突的生长。此外，当活性 LIMK1 在海马神经元中过度表达时，观察到树突数量增加和过程缩短。这些表型被非磷酸化丝切蛋白和 SSH 的共表达所抑制。此外，BDNF 对大鼠皮质神经元的刺激增加了 cofilin 的磷酸化和树突的数量，而 LIMK1 siRNA 可抑制这种磷酸化。这些结果表明 LIMK 激活在枝晶形成过程中很重要。此外，我们还创建了对 13 种 Rho-GEF 具有高抑制作用的 shRNA，并测量了它们对 N1E-115 细胞过程延伸的影响，结果表明伸长受到负调节。