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神経ネットワーク形成における低分子量G蛋白質Rhoファミリーの役割

Research Project

Project/Area Number 15029227
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

根岸 学  京都大学, 生命科学研究科, 教授 (60201696)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 加藤 裕教  京都大学, 生命科学研究科, 助教授 (50303847)
Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥6,800,000 (Direct Cost: ¥6,800,000)
Fiscal Year 2004: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2003: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Keywordssemaphorin / Plexin / R-Ras / 軸索ガイダンス / Rho / Rnd1 / 神経回路 / 成長円錐 / 神経突起 / Rapostlin / Rnd / 分枝化 / アクチン / 微小管
Research Abstract

神経細胞は、その特徴的な構造である神経突起を介して互いに接着し、複雑な神経回路を形成し、高次脳機能の発現を可能にしている。軸索は様々な軸索ガイダンス因子に導かれて伸長し、目的のターゲット細胞に到達し、神経回路を形成する。Sema4Dは代表的な軸索ガイダンス分子の1つであり、その特異的な受容体、Plexin-B1に結合し、反発作用を発揮する。しかしその分子メカニズムは不明であった。Plexin-B1の細胞内領域にはよく保存された部位、C1とC2が存在する。我々は、脳に主要に発現しているRhoファミリーG蛋白質、Rnd1がC1とC2の間の領域に結合することを見いだしていた。C1とC2の機能を解析した結果、Plexin-B1のこの領域がRasファミリーの1つ、R-Rasに対する特異的なGAPであることを見いだした。また、Plexin-B1によるR-Ras GAP活性発現にはRnd1の結合が必須であり、Plexin-B1/Rnd1複合体は、リガンドのSema4D刺激により、R-Ras GAP活性を発揮し、R-Rasの活性を低下させた。また、このR-Ras GAP活性の発現により、Sema4D/Plexin-B1/Rnd1はPC12細胞で神経突起の退縮を、ラット初代培養海馬神経細胞において成長円錐の崩壊を引き起こした。このことから、Sema4D/Plexin-B1はR-Ras GAP活性により、軸索進展作用のあるR-Rasの活性を抑制することにより、軸索に対する反発作用を発揮することがわかった。さらに、このR-Ras GAP配列はPlexin-Aを含む他のPlexinファミリーにも非常によく保存されているので、Sema3A/Plexin-Aによる反発作用にもR-Ras GAP活性が関わるのかを調べ、ラット初代培養海馬神経細胞で、Sema3A/Plexin-Aによる成長円錐の崩壊にもR-Rasの活性低下が必須であることがわかった。このことから、R-Ras GAP活性はPlexinファミリーに共通した情報伝達機構であることが推察される。

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (4 results) Publications (5 results)

  • [Journal Article] Direct interaction of Rnd1 with FRS2β regulates Rnd1-induced downregulation of RhoA activity and is involved in FGF-induced neurite2005

    • Author(s)
      Harada A, Katoh H, Negishi M
    • Journal Title

      The Journal of Biological Chemistry (In press)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] The semaphorin 4D receptor Plexin-B1 is a GTPase activating protein for R-Ras2004

    • Author(s)
      Oinuma I, Ishikawa Y, Katoh H, Negishi M
    • Journal Title

      Science 305

      Pages: 862-865

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Identification of splicing variants of rapostlin, a novel Rnd2 effector that interacts with N-WASP and induces neurite branching2004

    • Author(s)
      Kakimoto T, Katoh H, Negishi M
    • Journal Title

      The Journal of Biological Chemistry 279

      Pages: 14104-14110

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Molecular dissection of the semaphorin 4D receptor Plexin-B-stimulated R-Ras GAP and neurite remodeling in hippocampal neurons2004

    • Author(s)
      Oinuma I, Katoh H, Negishi M
    • Journal Title

      The Journal of Neuroscience 24

      Pages: 11473-11480

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] Katoh H.et al.: "RhoG activates Rac1 by direct interaction with the Dock180-binding protein Elmo."Nature. 424. 461-464 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Ishikawa Y.et al.: "A role of Rnd1 GTPase in dendritic spine formation in hippocampal neurons."The Journal of Neuroscience. 23(35). 11065-11072 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Oinuma I.et al.: "Direct interaction of Rnd1 with Plexin-B1 regulates PDZ-RhoGEF-mediated Rho activation by Plexin-B1 and induces cell contraction in COS-7 cells."The Journal of Biological Chemistry. 278(28). 25671-15677 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Yamaguchi Y.et al.: "N-terminal short sequences of α subunits of the G12 family determine selective coupling to receptors."The Journal of Biological Chemistry. 278(17). 14936-14939 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Okada T.et al.: "A serine protease inhibitor prevents ER stress-induced cleavage but not transport of the membrane-bound transcription factor ATF6."The Journal of Biological Chemistry. 278(33). 31024-31032 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2018-03-28  

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