神経軸索性インポーチンによる細胞質ダイニン制御機構の解明

通过神经轴突输入阐明细胞质动力蛋白控制机制

基本信息

批准号：
22K06220
负责人：
水野克俊
金额：
$ 2.66万
依托单位：
University of Fukui
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06220/
关键词：
インポーチン神経軸索細胞質ダイニンダイニン

项目摘要

神経細胞における細胞体から神経終末に至るまでの軸索輸送は記憶・学習・情動など高次脳機能において決定的な役割を果たす。インポーチンα (KPNA) やインポーチンβ(IPOβ)は代表的な古典的核移行因子であり、細胞質から核内への基質の輸送により様々なシグナルを核内へと伝える機能を持つ。近年、統合失調症や自閉症スペクトラム障害（ASD）、注意欠如・多動性障害（AD/HD）などの精神・発達障害に核移行因子が関与することが報告されている。また、ストレス顆粒や凝集体の解消にインポーチンがシャペロンとして機能するなど、インポーチンが核移行以外の機能を有する多機能因子であることが明らかとなりつつある。本研究で代表者らは神経軸索中のKPNAの機能に着目した。特に、KPNAファミリーの中でも脳内で顕著に高発現がみられるKPNA1と細胞質ダイニン（以下ダイニンと呼称）との関係に着目し、核移行とは異なるインポーチンの神経軸索における機能の解析を目指し、精神・神経疾患の新たな治療方法開発を目指した。ラットの大腿神経を用いた生化学的解析の結果、神経軸索抽出物に多くの核移行関連因子が含まれていることが明らかとなった。また、KPNA1がダイニンなどの微小管結合タンパク質と複合体を形成する可能性が示唆された。また、蛍光タンパク質との融合KPNA1やKPNB1を作成し、一次培養の神経細胞においてライブイメージングを行った。その結果、インポーチン分子が軸索で活発に輸送を受け、移動することが明らかとなった。疾患と関連する変異を有するKPNA1も検討したところ、特異的な局在を示すことができたことに加え、配列の改変によって改善させることができることが明らかとなった。以上の結果は核移行とは異なる軸索におけるインポーチンの機能と、疾患の原因を考える上で非常に重要な知見である。

神经元从细胞体到神经末梢的轴突运输在记忆、学习和情感等高级大脑功能中起着决定性作用。导入蛋白α（KPNA）和导入蛋白β（IPOβ）是代表性的经典核输出因子，具有通过将底物从细胞质转运至细胞核而将各种信号传递至细胞核的功能。近年来，有报道称核转位因子与精神分裂症、自闭症谱系障碍（ASD）、注意力缺陷/多动障碍（AD/HD）等精神和发育障碍有关。此外，越来越清楚的是，输入蛋白是一种多功能因子，具有核转位以外的功能，例如输入蛋白在解决应激颗粒和聚集体中充当伴侣。在这项研究中，代表们重点关注了 KPNA 在神经轴突中的功能。特别是，我们关注了在大脑中高表达的KPNA家族成员KPNA1与细胞质动力蛋白（以下简称动力蛋白）之间的关系，旨在分析输入蛋白在神经轴突中的功能，这与细胞质动力蛋白不同。目的是开发治疗精神和神经疾病的新方法。使用大鼠股神经的生化分析表明，神经轴突提取物含有许多与核易位相关的因子。还表明 KPNA1 可能与微管相关蛋白（例如动力蛋白）形成复合物。我们还创建了与荧光蛋白融合的 KPNA1 和 KPNB1，并在原代培养的神经元中进行了实时成像。结果表明，输入分子在轴突中主动运输和移动。当我们还检查具有与疾病相关的突变的KPNA1时，我们发现它不仅表现出特定的定位，而且还可以通过修改序列来改善。上述结果对于考虑不同于核转位的轴突输入蛋白的功能以及疾病的原因是非常重要的发现。