脳キナーゼＣｄｋ５の新規基質ＧＲＡＢによる小胞輸送を介した軸索伸長メカニズム

脑激酶 Cdk5 的新型底物 GRAB 介导的囊泡运输介导的轴突伸长机制

基本信息

批准号：
16J06215
负责人：
古澤孝太郎
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J06215/
关键词：
大脳皮質形成メンブレン・トラフィックリン酸化 GRAB Rab Cdk5 神経突起伸長

项目摘要

大脳皮質形成の際、脳室帯において新生された神経細胞は脳表層側へと移動する。このとき神経細胞は、複数の神経突起を伸縮させた後、双極性の形態をとり先導突起の伸縮を繰り返しながら脳表層側へと移動する。すなわち、神経突起の伸縮は神経細胞移動に必須である。近年、メンブレン・トラフィックの神経突起伸長における重要性が明らかになってきている。しかし、神経細胞移動におけるメンブレン・トラフィック制御機構の多くは不明である。初年度において、Cdk5によるGRABのリン酸化は、Rab11-Rab8カスケードを介して神経突起伸長を制御することが明らかになった。本年度では、初年度に明らかにしたメンブレン・トラフィック制御機構に着目して、大脳皮質形成における神経細胞移動メカニズムを明らかにすることを目的とした。胎仔マウスの大脳皮質神経幹細胞において、子宮内電気穿孔法を用いてGRABをノックダウンしたところ、新生された神経細胞の移動が阻害された。さらに、この表現型はGRABのターゲットであるRab8やRab11のノックダウンにおいても同様に観察された。これらの結果から、GRABはRab8やRab11を介して大脳皮質形成に関わることが示唆された。次に、Cdk5によるGRABのリン酸化が神経細胞移動に与える影響を解析した。具体的には、GRABのノックダウンによる神経細胞移動の障害が、野生型GRAB、非リン酸化型GRAB変異体、もしくは擬リン酸化型GRAB変異体の共発現でレスキューできるのかを検証した。すると、野生型GRABを共発現させることで神経細胞移動の障害はレスキューされたが、非リン酸化型、もしくは擬リン酸化型の変異体ではレスキューされなかった。このことから、Cdk5によるGRABのリン酸化と、その脱リン酸化の両方が正常な大脳皮質形成に必要であることが示唆された。

在大脑皮层的形成过程中，脑室区产生的神经元向大脑表面迁移。此时，神经细胞扩张和收缩多个神经突，然后呈现双极形式，并在重复主导过程的扩张和收缩的同时向大脑表面移动。也就是说，神经突的伸展和收缩对于神经元的迁移至关重要。近年来，膜运输在神经突生长中的重要性已变得显而易见。然而，控制神经元迁移中膜运输的许多机制尚不清楚。第一年，人们发现 Cdk5 的 GRAB 磷酸化通过 Rab11-Rab8 级联调节神经突生长。今年，我们的目标是阐明大脑皮层形成过程中的神经元迁移机制，重点关注第一年揭示的膜交通控制机制。当使用子宫内电穿孔法敲低胎鼠大脑皮层神经干细胞中的 GRAB 时，新生成的神经元的迁移受到抑制。此外，在敲低 GRAB 的靶标 Rab8 和 Rab11 后，也类似地观察到了这种表型。这些结果表明GRAB通过Rab8和Rab11参与大脑皮层的形成。接下来，我们分析了 Cdk5 磷酸化 GRAB 对神经元迁移的影响。具体来说，我们检查了是否可以通过共表达野生型 GRAB、非磷酸化 GRAB 突变体或假磷酸化 GRAB 突变体来挽救由 GRAB 敲低引起的神经元迁移受损。共表达野生型 GRAB 可以挽救受损的神经元迁移，但非磷酸化或假磷酸化突变体却不能。这表明 Cdk5 对 GRAB 的磷酸化及其去磷酸化对于正常大脑皮层的形成都是必需的。