2014 Fiscal Year Annual Research Report
神経細胞におけるエンドサイトーシスとリサイクリング輸送の生理と病理に関する研究
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25290024
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
久永 眞市 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (20181092)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | タンパク質 / 酵素 / 神経科学 / 発生・分化 / 老化 / Cdk5 / LMTK1 / Rab |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Cdk5は神経細胞特異的なメンブレン結合性キナーゼである。最近、Cdk5の新規機能を二つ見つけた。いずれもメンブレン輸送に関わるものである。Cdk5基質LMTK1（脳の新規Ser/Thrキナーゼ）がリサイクリングエンドソーム輸送を制御し、軸索伸長を制限していること、 CIN85/CD2AP（Dab1のCdk5リン酸化部位に結合するアダプタータンパクでアルツハイマー病リスクファクター）がApoER2/VLDLRのエンドサイトーシスを制御することである。本研究ではそれらの結果をさらに発展させ、LMTK1については樹状突起とシナプス形成制御などの生理的役割とAβ産生に関する病理的役割、CIN85/CD2APについてはApoER2/VLDLRエンドサイトーシスの分子機構とアルツハイマー病リスクファクターの所以を明らかにすることである。
本年度はLMTK1によるRab11陽性エンドソームの輸送制御様式についてリアルタイムイメージング手法を用いて詳細に解析した。不活性型のLMTK1を神経細胞に導入すると、Rab11陽性エンドソームは軸索や樹状突起の先端側への輸送の割合を高め、停止しないで動く距離(run length)が長くなっていた。また、樹状突起では軸索に比べて両方向性の輸送の割合が高く、レールとなる微小管が両方向性であることが改めて確認され、エンドソームは微小管の＋端への移動が主であることが推測された。LMTK1ノックアウトマウスの脳をゴルジ染色で調べたところ、生後間もないマウスで樹状突起が野生型に比べて過剰に形成されていることも判った。CD2APについては、各種エンドソームのうち、Rab5陽性エンドソームと最も強い局在を示すことが判明し、エンドサイトーシス初期での役割が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、LMTK1とCIN85という二つの因子が神経細胞内におけるメンブレン輸送とくにエンドサイトーシスと神経突起の形成に関わる役割を明らかにすることである。LMTK1については昨年に続き、より詳しいエンドソームの輸送についての解析が出来た。神経軸索や樹状突起内における小胞輸送についての新たな知見もいくつか得られている。CD2APについては、昨年度に比べると、一定の進展が見られるようになった。CD2APと細胞内エンドソームとの局在について調べたところ、初期エンドソームと部分的に局在をしめしたが、それ以上にエンドサイトーシスに実際に関わる因子Cblなどと強い結合が見られた。この発見により、研究の方針が明確となり、今後の進展が楽しみな状況となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
LMTK1については、Rab11陽性エンドソームの輸送制御を詳細に調べることが出来た。今後は以下の２つの点について、検討をして行く予定である。一つはLMTK1がRab11 の制御をどのように行っているか？とエンドソーム輸送がどのようにして細胞骨格を含めて神経突起伸長へと変換されていくか？である。前者については、Rab11の活性化因子（GEF）や不活性化因子（GAP）の探索や相互作用解析、特にGRABというRab GEFに注目して検討する予定である。後者についてはLMTK1活性と微小管、アクチンフィラメントとの関連を詳細に調べる予定である。既に微小管の局在がLMTK1の活性によって変化することを見つけている。
CIN85については、相互作用をすることを見つけたCblなど細胞膜直下に存在し膜の陥入に関連する因子との関連を調べていく予定である。その際、CD2APの各種欠損変異体を作成し、相互作用領域の同定も行っていく予定である。
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