神経細胞の形態変化を制御するRhoファミリーGTPaseカスケード

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11480236
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Reserch(RIKEN)
• Principal Investigator: 浜 千尋 理化学研究所, 神経回路発生研究チーム, チームリーダー(研究職) (50238052)
• Keywords: ショウジョウバエ / 軸索 / still life / キノコ体 / GEF / Rho / Trio / 神経

Research Abstract

われわれは活動性が低下したショウジョウバエ変異株の解析によりその原因遺伝子still life (sif)を同定してきた。sifはマウスのRhoファミリーGTPaseの中でRac1を特異的に活性化するグアニンヌクレオチド交換因子(GEF)をコードしており、このGEFは神経細胞の中でシナプスに特異的に局在して機能することが明かとなってきた。そこで、神経発生の多様な形態分化過程にはSIFタンパク質以外にも多くのGEFがその機能を発揮していることを予想し、神経発生を制御する新たなGEFの同定を試みてきた。
ショウジョウバエのデータベースからアミノ酸配列の類似性を基準に複数のGEF候補分子を選択し、その中からショウジョウバエの胚神経系で発現する分子に着目した。その結果得られたのがショウジョウバエTrioである。TrioはRhoファミリーGTPaseのグアニンヌクレオチド交換反応を制御するGEFドメインを2個持つ。このタンパク質は胚においては表皮系の他神経系にも存在し特に軸索に顕著な局在が観察された。また、ショウジョウバエの嗅覚記憶の中枢であるキノコ体でも神経繊維全体にわたって分布していた。trio突然変異株を分離し、その表現型を解析すると、軸索伸長/誘導に異常が生じることが明かとなった。また、キノコ体に変異細胞のクローンを誘導してその表現型を調べたところ、やはり神経繊維の伸長に異常が観察された。以上のことから、Trioは軸索伸長の制御を通して神経回路の形成において重要な役割を持つことが明かとなった。2個存在するDHドメインの機能を明らかにするためC端側のDHドメインに変異を導入してN端側のDHドメインのみが活性を持つ変異遺伝子をtrio変異株に組み入れたところ、変異表現型は野生型に復帰した。このことはC端側のDHドメインは神経発生において必須ではないことを示している。