2020 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular Mechanisms for the formation of periodic cytoskeletal structures in axons
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17K07118
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
吉村 武 大阪大学, 連合小児発達学研究科, 講師 (60402567)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 神経細胞 / 軸索 / 細胞骨格 / Spectrin / リン酸化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞骨格は建物の鉄骨の様な形態維持の役割を持つだけでなく、動的に様々な細胞機能に関わる。神経細胞の軸索遠位部には規則的に並んだ格子状細胞骨格が膜直下に構築されていることが2013年に超高解像度顕微鏡を用いた観察から新たに発見された。この構造は軸索特異的な構造であり、軸索先端から形成されることが知られている。しかし、軸索遠位部構造がどのような分子機構で形成されるのか理解されていない。申請者は、軸索先端で活性化されている蛋白質リン酸化酵素Cdk5および軸索遠位部骨格分子αII-spectrinに着目し、Cdk5がαII-spectrinをリン酸化することを見出した。本研究の目的は、Cdk5とαII-spectrinを足がかりにして、軸索遠位部に特異的な細胞骨格を形成する分子機構を解き明かすことである。
2020年度は、Cdk5によるαII-spectrinのリン酸化部位を特異的に認識する抗体を数多くの候補抗体から選別して非常に良い抗体を得た。選別した抗体は非リン酸化型αII-spectrinを認識せず、リン酸化型αII-spectrinを特異的に認識することをウエスタンブロット法および免疫染色法で確かめた。この抗体を用いて培養神経細胞を免疫染色した結果、神経細胞の軸索においてαII-spectrinがリン酸化修飾を受けており、Cdk5のキナーゼ活性を抑制するとリン酸化されなくなることが明らかとなった。Cdk5のキナーゼ活性を抑制すると軸索における細胞骨格構造の形成が阻害される。故に、Cdk5によるαII-spectrinのリン酸化制御の生理的意義が示された。
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