Regulation of spine morphology by RICS-dependent Cdc42 signaling

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K07104
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 中村 勉 東京大学, 定量生命科学研究所, 客員准教授 (30302798)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: シグナル伝達 / シナプス / スパイン / グルタミン酸受容体 / CaMKII / Cdc42 / アクチン

Outline of Annual Research Achievements

RICS下流のシグナル伝達経路の候補として予想したCdc42→PAK→LIMK→Cofilin経路の動態に焦点を絞り、引き続きin vitroの解析を実施した。実験系として、当研究室で作成したRICSノックアウトマウス由来の大脳皮質ニューロンおよび小脳顆粒ニューロンを新たに導入した。
1）グルタミン酸刺激により、全PAKに対する活性型（自己リン酸化型）PAKの量比が増加することを見出した。このとき、Cdc42に結合しているPAK量も増加していた。RICSノックアウトマウス由来ニューロンでは、このPAKの活性化は見られなかった。したがって、PAKの活性化はRICSに依存していることが示された。
2）グルタミン酸刺激により、全LIMKに対する活性型（リン酸化型）LIMKの量比が増加することを見出した。1)と同様のRICSノックアウトマウス由来ニューロンによる解析の結果、LIMKの活性化はRICSに依存していることが示された。
3）グルタミン酸刺激により、全Cofilinに対する不活性型（リン酸化型）Cofilinの量比が増加することを見出した。1)と同様のRICSノックアウトマウス由来ニューロンによる解析の結果、Cofilin不活化はRICSに依存していることが示された。
以上の結果を総合し、Cdc42下流のCofilinに至る経路の動態はRICSに依存していることが明らかとなった。グルタミン酸の興奮性刺激に依存してスパインの形態が制御されることが高次脳機能の重要な細胞基盤と考えられているが、上記のシグナル伝達経路によりアクチン動態が調節されることが、スパイン形態制御に関与している可能性が示唆された。