カルシウムシグナルによる神経成長円錐の動態制御機構の解析

钙信号动态调控神经生长锥机制分析

基本信息

批准号：
16700297
负责人：
戸島拓郎
金额：
$ 2.05万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

神経系の発生過程において神経軸索先端部に現れる成長円錐は,多くの場合外界環境受容に伴うカルシウムシグナルによりその移動方向を転換させ,軸索を遠隔の標的へと牽引する。成長円錐の移動速度を規定する素要因は,(1)アクチン後方移動の速度,(2)アクチン線維-接着分子間クラッチの結合効率,(3)エンドサイトーシスされた接着分子/膜小胞のリサイクル速度・効率,の3点に要約される。すなわち成長円錐の旋回運動(誘引・反発)は,カルシウムシグナルが上記3要因のいずれかに変化を誘発し,その結果として成長円錐の左右で移動速度の非対称が生じた結果として説明できる。平成16年度は要因(1)と(2)を検証し,そのどちらも旋回運動に寄与しないことを明らかにした。平成17年度は,要因(3)を検証した。蛍光色素FM1-43を用いてエンドサイトーシスされた膜小胞を可視化した上で,ケージド化合物光解離法により成長円錐局所カルシウムシグナルを誘発した。その結果,成長円錐の誘引性旋回を引き起こすカルシウムシグナルに応じて膜小胞が成長円錐周辺部に選択的に輸送されることが明らかになった。この順行性膜輸送は微小管の動態を阻害することで消失した。さらに,pH感受性GFPを付加したVAMP2遺伝子を導入して,成長円錐周辺部に輸送された膜小胞の開口放出を可視化した。その結果,誘引性旋回を引き起こすカルシウムシグナルに応じた形質膜の再挿入が,成長円錐周辺部において誘発されることが明らかになった。以上の結果から,成長円錐の誘引性旋回運動を司る主要因は,カルシウムシグナルにより誘発される微小管依存性膜小胞輸送効率の変化(要因(3))であることが明らかになった。成長円錐周辺部に選択的に輸送された膜小胞が形質膜に再挿入されると成長円錐形質膜面積の左右差が生じ,それが一因となって成長円錐全体は旋回運動を呈すると考えられる。

神经系统发展过程中出现在神经轴突尖端的生长锥经常会因与外部环境接收相关的钙信号而改变其运动方向，从而将轴突延伸到远程目标。定义生长锥运动速度的基本因素可以通过三种方式汇总：（1）肌动蛋白后迁移的速度，（2）肌动蛋白原纤维粘附 - 粘附间离合器的结合效率，以及（3）内部粘附粘附分子/膜膜/膜脑/膜脑腹腔的回收率和效率。换句话说，可以解释生长锥的旋转运动（诱导/排斥）是由于钙信号引起上述三个因素的变化而导致的，从而导致生长锥左侧和右侧的运动速度不对称。在2004年，检查了因素（1）和（2），并揭示了这些因素都没有助长旋转运动。 2005年，检查了因素（3）。使用荧光染料FM1-43可视化内吞膜囊泡，并通过笼子化合物光解离诱导生长锥的局部钙信号。结果表明，膜囊泡因响应钙信号而有选择地运输到生长锥的外围，从而引起了吸引生长锥的旋流。这种顺行膜转运通过抑制微管的动力学消失。此外，引入了具有pH敏感GFP的VAMP2基因，以可视化运输到生长锥外围的开放囊泡的释放。结果表明，在生长锥的外围引起了质膜的重新插入，以响应引起吸引旋流的钙信号。以上结果表明，负责吸引生长锥的回旋运动的主要因素是钙信号引起的微管依赖性膜囊泡转运效率的变化（因子（3））。当将已选择性地运输到生长锥周围的膜囊泡重新插入到质膜中时，生长锥面积的差异发生在左右，这是整个生长锥体表现出gromotion的一个因素。