大脳皮質ニューロン樹状突起へのRNA結合蛋白によるRNA輸送機構の解明

阐明RNA结合蛋白向大脑皮层神经元树突的RNA转运机制

基本信息

批准号：
14780497
负责人：
藤井律子
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Osaka Bioscience Institute
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14780497/
关键词：
RNA結合蛋白神経樹状突起 RNA輸送

项目摘要

神経系が高次脳機能を発現するためには、シナプスが形成された後、さらに経験・学習に適応してシナプスを再構成し、独自の神経回路網を発達させることが必要である。このようなシナプス可塑性を司る神経樹状突起部にはmRNAやポリリボソームが存在することから、細胞体で合成されたある種のmRNAは選択的に樹状突起の棘突起に輸送され、局所的に蛋白が合成されると考えられている。しかしながらmRNAの極性輸送のメカニズムについては未知の点が多い。そこでわれわれは、大脳皮質ニューロンのシナプス可塑生の分子制御機構を探る端緒として、神経細胞体から樹状突起へのRNA極性輸送を担う新規分子のクローニングを行い、その輸送機構を解明することにした。まず、大脳新皮質に高発現がみられる新規RNA結合蛋白としてTLSをクローニングした。このRNA結合蛋白の神経細胞内動態をマウス海馬および大脳皮質の神経初代培養細胞系を用いて解析したところ、細胞体を出たのち、微小管とアクチン系の両細胞骨格系により樹状突起へ輸送されていることが明らかとなった。次にわれわれは、この蛋白が興奮性後シナプス部を形成している棘突起に特異的に集積しており、さらにこの集積はmGluR5の刺激依存的に起こることを明らかにした。実際にTLSが棘突起内で機能しているアクチン系モーター蛋白と相互作用していることや、TLSの標的RNAと会合した状態で棘突起に存在していたことから、TLSがmGluR5シグナル依存的に棘突起へRNAを輸送していることが示唆された。現在までに、TLSの標的RNAとして28S RNAやアクチン重合を安定化させる蛋白をコードしているRNAなどを同定している。これと平行して、TLSのノックアウトマウスよりTLS機能欠損型の神経細胞を調製し、この細胞と正常神経細胞の比較検討を行った。TLS機能欠損型の神経細胞では棘突起の形態異常が認められ、棘突起の密度が顕著に減少していた。またTLS機能欠損型の神経細胞ではmGluR5シグナル依存的なRNAの輸送量が減少していた。以上の結果より、TLSはmGluR5の活性に伴う棘突起の構築変化を安定化させるために必要なRNAの輸送に関与するRNA結合蛋白と考えられる。現在、TLS標的RNAの生細胞内動態の解析と棘突起内輸送に関わる分子の同定を進めている。

为了使神经系统表达更高的大脑功能，有必要进一步适应体验和学习重建突触并发展自己的神经网络。由于控制着突触可塑性的神经穿刺岩中存在mRNA和多肌体，因此在细胞体中合成的某些mRNA被选择性地运输到树突的棘突过程中，蛋白质在局部合成。但是，关于mRNA极性转运机制有许多未知数。因此，我们决定探索脑皮质神经元突触可塑性的分子调节机制，并克隆一种新型分子，负责RNA从神经元细胞体到树突的极性转运，并阐明转运机制。首先，将TLS克隆为一种新型的RNA结合蛋白，在新皮层中具有高表达。该RNA结合蛋白的神经元动力学使用小鼠海马和脑皮质中的原代神经元细胞系进行了分析，并且发现在离开细胞体后，将其通过微管和肌动蛋白细胞骨骼系统将其转运至树突。接下来，我们揭示了该蛋白在形成兴奋后突触区域的棘突中特别积累，并且该积累以刺激依赖性mglur5发生。实际上，TLS与在棘突中起作用的肌动蛋白运动蛋白相互作用，并在其与TLS的靶RNA相关联的状态下在棘突中的存在，这表明TLS以MGLUR5信号依赖性方式将RNA转运到棘突中。迄今为止，已确定稳定肌动蛋白聚合的蛋白质的28S RNA和RNA已被鉴定为TLS的靶RNA。同时，从TLS敲除小鼠制备了缺陷的TLS缺陷神经元，并将细胞与正常神经元进行了比较。在缺乏TLS功能的神经元中观察到棘突异常，并且棘突密度显着降低。此外，在TLS功能不足的神经元中，MGLUR5信号依赖性RNA传输量减小。基于上述结果，据信TLS是参与RNA转运的RNA结合蛋白，这对于稳定与MGLUR5活性相关的棘突的结构变化是必不可少的。目前，我们正在分析TLS靶RNA的细胞内动力学，并鉴定涉及棘突转运的分子。