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。

在神经系统的发育过程中，出现在神经轴突尖端的生长锥经常由于与外部环境接收相关的钙信号而改变其运动方向，将轴突拉向远处的目标。决定生长锥迁移速度的主要因素是（1）肌动蛋白向后运动的速度，（2）肌动蛋白纤维-粘附分子离合器的耦合效率，以及（3）内吞的粘附分子/膜的结合效率囊泡可以概括为三点：回收速度和效率。换句话说，生长锥的旋转运动（吸引/排斥）可以解释为钙信号引起上述三个因素中任何一个的变化，导致左右两侧运动速度的不对称。的生长锥。 2004年，我们检查了因素（1）和（2），发现它们都对转弯运动没有贡献。 2005年，因素(3)得到验证。使用荧光染料 FM1-43 使内吞膜囊泡可视化，并通过笼式化合物光解诱导生长锥局部钙信号。结果表明，膜囊泡响应于诱导生长锥转动的钙信号而选择性地转运到生长锥的外围。通过抑制微管动力学来消除这种顺行膜运输。此外，我们引入了带有 pH 敏感 GFP 的 VAMP2 基因，以可视化运输到生长锥外围的膜囊泡的胞吐作用。结果表明，响应引起诱导转动的钙信号，在生长锥外围诱导质膜重新插入。这些结果表明，控制生长锥诱导转动的主要因素是钙信号诱导的微管依赖性膜囊泡运输效率（因子（3））的变化。当选择性运输到生长锥外围的膜囊泡重新插入质膜时，生长锥质膜左右两侧会出现面积差异，从而导致整个生长锥表现出圆周运动的可能性。