2016 Fiscal Year Annual Research Report
セロトニン－Ｒｈｏシグナル伝達経路による神経軸索再生の制御機構の解析
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15J03481
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
アラム タニムル 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 神経軸索再生 / セロトニン / RhoA / rhotekin / ROCK / ミオシン / アクチン / 線虫 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経軸索の再生機構の研究は、事故や手術などで切断された神経の再生医療に繋がることから、学術的にも社会的にも極めて重要である。申請者はこれまでに線虫をモデル生物として、軸索再生を制御するシグナル伝達経路の解析を行い、セロトニン-Rhoシグナル伝達経路が軸索再生に関与することを明らかにしてきた(Alam et al., Nature Communications, 2016)。また、上記とは異なる経路としてRhoAのホモログであるRHO-1、rhotekinホモログRTEK-1、RhoキナーゼホモログLET-502から構成されるシグナル伝達経路が、ミオシン軽鎖MLC-4のリン酸化を介して神経軸索再生を正に制御することもわかってきた。哺乳動物では、ミオシン軽鎖がリン酸されることで活性化したミオシン細胞骨格はアクチン細胞骨格を制御することが知られているが、軸索再生におけるアクチンの時空間的な動態制御は不明であった。そこで平成28年度は、線虫の軸索再生におけるアクチンの時空間的な動態およびその制御について検討した。方法としては、、F-アクチンを特異的に検出するLifeact-Venusを用いて軸索切断前と軸索切断3時間後のVenusの局在を調べた。その結果、軸索切断前ではアクチンは軸索内に一様に存在していたのに対し、軸索切断３時間後には、アクチンは切断された軸索の先端に局在することがわかった。これらの結果から、アクチン細胞骨格の局在が変化することで軸索再生が引き起こされていることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成28年度は計画通りRHO-1→RTEK-1→LET-502→MLC-4経路の下流因子の解析として、軸索再生におけるLifeact-Venusを用いたアクチン細胞骨格の時空間的な動態の観察を行うことができた。その結果、軸索再生の開始にはアクチン細胞骨格の局在変化が寄与していることを示唆するデータが得られた。当初の計画では、軸索の先端におけるアクチンの局在がrtek-1変異体やlet-502変異体で変化するかについて検討する予定であったが、そのためにはタイムラプス実験を行う必要があったために、変異体を用いた解析まで至ることができなかった。従って、本年度の評価としては(3)やや遅れているとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の予定としては、アクチン細胞骨格の動態についてのタイムラプス実験を行うことで、切断された軸索の先端にアクチンが局在する時期を明らかにする。さらに、rtek-1変異体やlet-502変異体おいてこの局在が変化するかについて解析することで、軸索再生においてRHO-1→RTEK-1→LET-502→MLC-4経路とアクチン細胞骨格の関係性を明らかにしていく予定である。なお、当初の計画ではミオシン細胞骨格についてもその局在を解析する予定であったが、この実験については優先順位が低いと考えられたため、検討の必要性が生じない限りこの解析は置いておく判断をした。
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