神経細胞におけるRhoを介した機能及びその作用機序の解析

• Project/Area Number: 11780579
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Neuroscience in general
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 加藤 裕教 京都大学, 生命科学研究科, 助手 (50303847)
• Project Period (FY): 1999 – 2000
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2000)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2000: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 1999: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: Rho / 神経突起伸展 / PC12細胞 / 三量体Gタンパク質Gα12 / Gα13 / 神経突起の退縮

Research Abstract

神経細胞において、Rhoファミリーの低分子量G蛋白質に属するRacとCdc42が神経突起の伸展に、Rhoがその退縮に関与していることが近年明らかになってきているが、他のRhoファミリーG蛋白質についてはほとんど解析されていなかった。申請者は、神経細胞のモデル細胞として多用されているPC12細胞を用いて、RhoファミリーG蛋白質に属するRhoGとRnd1について、今年度以下の結果を明らかにした。
1)低分子量G蛋白質RhoGの神経突起伸展への関与
PC12細胞に野生型RhoGを発現させたところ、NGF非存在下においても神経突起の伸展が見られ、この神経突起伸展はRac1やCdc42のドミナントネガティブ体により抑制された。また常時活性型RhoGを発現させた細胞では細胞内のRac1とCdc42の活性の上昇が見られた。一方、NGFよる神経突起伸展作用が野生型RhoGを発現させることにより促進され、逆にRhoGのドミナントネガティブ体によって抑制されることを見いだした。以上の結果から、RhoGはPC12細胞において、Rac1とCdc42の活性を制御し、NGFによる神経突起伸展に関与していると考えられた。
2)低分子量G蛋白質Rnd1による神経細胞の突起形成作用
PC12細胞にRnd1を発現させたところ、細胞辺縁部のcortical actin filamentの減少が見られ、非常に細い多数の突起が形成された。このようなRnd1による突起形成作用は、Rac1のドミナントネガティブ体により抑制された。以上の結果から、PC12細胞においてRnd1はcortical actin filamentを解体することによってRac依存的な突起形成を引き起こす。

Research Products

• [Publications] Katoh,H.,Yasui,H.,Yamaguchi,Y.,Aoki,J.,Fujita,H.,Mori,K.,and Negishi,M.: "Small GTPase RhoG is a key regulator for neurite outgrowth in PC12 cells."Molecular and Cellular Biology. 20・19. 7378-7387 (2000)
• [Publications] Aoki,J.,Katoh,H.,Mori,K.,and Negishi,M.: "Rnd1, a novel Rho family GTPase, induces the formation of neuritic processes in PC12 cells."Biochemical and Biophysical Research Communication. 278・3. 604-608 (2000)
• [Publications] Hasegawa,H.,Katoh,H.,Fujita,H.,Mori,K.,and Negishi,M.: "Receptor isoform-specific interaction of prostaglandin EP3 receptor with Muskelin."Biochemical and Biophysical Research Communication. 276・1. 350-354 (2000)
• [Publications] Yamaguchi,Y.,Katoh,H.,Yasui,H.,Aoki,J.,Nakamura,K.,and Negishi,M.: "Gα12 and Gα13 inhibit Ca^<2+>-dependent exocytosis through Rho/Rho-associated kinase-dependent pathway."Journal of Neurochemistry. 75・2. 708-717 (2000)
• [Publications] Hasegawa,H.,Katoh,H.,Yamaguchi,Y.,Nakamura,M.,Futakawa,S.,and Negishi,M.: "Different membrane targeting of prostaglandin EP3 receptor isoforms dependent on their carboxy-terminal tail structures."FEBS Letters. 473・1. 76-80 (2000)
• [Publications] Fujita,H.,Katoh,H.,Hasegawa,H.,Yasui,H.,Aoki,J.,Yamaguchi,Y.,and Negishi,M.: "Molecular decipherment of Rho effector pathways regulating tight-junction permeability."Biochemical Journal. 346・3. 617-622 (2000)
• [Publications] J.Aoki,H.Katoh,H.Yasui,Y.Yamaguchi,K.Nakamura,H.Hasegawa,A.Ichikawa,M.Negisi: "Signal transduction pathway regulating prostagland in EP3 receptor-induced n***e retractor"Biochemical Journal. 340・2. 365-369 (1999)
• [Publications] H.Hasegawa,H.Fujita,H.Katoh,J.Aoki,K.Nakamura,A.Ichikawa,M.Negishi: "Opposite regulation of transepithelial electrical resistance and peracellular permealility by Rho in Madin-Parsy Canine Kidney Cells"Jouranal of Biological Chemistry. 274・30. 20982-20958 (1999)
• [Publications] K.Nakamura,T.Kaneko,Y.Yamashita,H.Hasegawa,H.Katoh,A.Ichikawa,M.Negishi: "Immunocytochemical localization of prostaglardin EP3 receptor in the rat hypothalamus"Neuroscience Letters. 260・2. 117-120 (1999)
• [Publications] S.Satoh,C.S.Chang,H.Katoh,H.Hasegawa,K.Nakamura,J.Aoki,H.Fujita,A.Ichikawa,M.Negishi: "The key amino acid residue at prostaglandrin EP3 receptor for governing G protein association and activation step"Biochemical and Biophysical Research Communications. 225・1. 164-168 (1999)