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中枢神経回路網の形成には、神経細胞の移動、神経突起の伸長、シナプス形成などの段階が複雑に絡み合っているが、いずれにおいても細胞外シグナルに適切に応答したアクチン細胞骨格系の変化が必要とされており、Rho類似G蛋白質の関与が示唆されてきている。本研究では、神経細胞内においてRho類似G蛋白質の活性化がどのように調節されているのかを明らかにし、アクチン細胞骨格制御系の神経回路網の形成に果たす役割を解明することを目的として、以下の2つのアプローチで研究に取り組んでいる。
1 STEF蛋白質の機能解析
STEFはショウジョウバエのSIFのマウスホモログとして我々が同定した新規蛋白質で、これまでの実験から、Raclに特異的なグアニンヌクレオチド交換因子で、上皮系の細胞においてアクチン細胞骨格系を変化させラッフリング膜を形成させることが示されている。本研究では、このSTEF分子の神経回路網形成に果たす役割を明らかにしようと試みている。まず、in situハイブリダイゼーションによりstef遺伝子が発生過程の脳、特に神経細胞移動や神経突起伸長およびシナプスの形成の時期に一致した神経細胞で強く発現していることが明らかとなった。このタンパク質を神経芽細胞腫細胞に強制発現させると神経突起様の構造を誘導すること、また海馬初代培養細胞にこの遺伝子のドミナントネガティブ体を強制発現させると成長円錐における葉状仮足が消失し、神経突起伸長が阻害されることなどが示されたため、STEF分子が成長円錐の形成と神経突起の伸長に関与していることが示された。さらに同様の分子機構が神経細胞移動やシナプス形成の際にも用いられている可能性に関しても、今後検証していく。
2 神経発生過程で発現するRho類似G蛋白質活性化因子のスクリーニングと解析
最近の神経科学の進展によって、Rho類似G蛋白質活性化因子(DHドメインを含んだ分子)が、神経発生・神経機能の様々な局面で重要な役割を果たしていることが予想されてきている。。我々は、種々のデーターベースを探索することによって脊椎動物のDHドメインを含んだ分子40種類を同定し、それらの神経系の発生過程における発現様式を調べた結果、神経回路網の形成・成熟過程で興味深い発現を示す新規遺伝子13種類を抽出した。今後、これらの分子の神経発生に果たす役割について解析していく。
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