Ca2+/Rhoシグナリング相互作用によるシナプス情報伝達の修飾

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11670115
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 尾藤 晴彦 京都大学, 医学研究科, 講師 (00291964)
• キーワード: CREB / CaMKIV / Rho / Ca2+ / ROCK / 小脳顆粒細胞

研究概要

シナプスから核へのカルシウムシグナリングによって核内CaMKIV活性化が神経活動依存性に引き起こされるが、この経路にとって必須なチャネルは、実はすべてシナプスに局在している。この局在化に関わる神経細胞骨格調節機構には、低分子量G蛋白質Rho関連因子が関与している可能性が大きいと考えられた。昨年度の本研究においては、シナプス活動依存性Ca2+動員機構とRhoシグナリング経路の間を結ぶ分子的基盤の有無について検討した結果、
1)部位特異的あるいはシナプス特異的に形成されるCitron-N/PSD-95/NMDA受容体の存在を証明し、
2)古市研究室の白石らとの共同研究により、小脳顆粒細胞特異的遺伝子Cupidinを介して、Rho-actin系とmGluR-細胞内Ca^<2+>ストア系の間に新たな接点が存在する可能性が示された。
これらの発見はRhoシグナリングがシナプスでのCa^<2+>シグナリングとクロストークする可能性の分子的基盤を初めて具体的に与えるものである。
これらの研究をする過程で得られた新規知見をさらに探索したところ、以下のような成果を今年度得ることができた。
1.マウス小脳顆粒細胞の初代培養系を用い、軸索伸展初期におけるRho/ROCK経路の役割を解析したところ、小脳の神経回路網形成の初期において、Rho/ROCK経路が負のゲートとして機能し、極性形成のタイミングを制御している可能性が初めて示唆された。
2.CaMKIV依存性CREBリン酸化過程が、カルシウム依存性リン酸化酵素活性化機構に加え、CaMKIVの蛋白安定性調節によっても制御される可能性が明らかとなった。またこの過程が小脳顆粒細胞の生存維持にCaMKIV-CREB系活性化必須な役割を果たしていることが示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Bito et al.: "A critical role for a Rho-associated kinase p160ROCK in determining axon outgrowth in mammalian CNS neurons."Neuron. 26. 431-441 (2000)
• [文献書誌] See,Boutillier,Bito et al.: "Calcium-calmodulin dependent protein kinase type IV (CaMKIV) inhibits apoptosis induced by potassium deprivation in cerebellar granule cells."FASEB J.. 15. 134-144 (2001)
• [文献書誌] Yamamoto et al.: "Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate induces actin stress fiber formation and inhibits membrane ruffling in CV1 cells."J.Cell Biol.. (in press). (2001)
• [文献書誌] Bito et al.: "Slow Synaptic Responses and Modulation (K.Kuba,H.Higashida,D.A.Brown,T.Yoshioka eds.)"Springler Verlag, Tokyo. 182-188 (2000)
• [文献書誌] Bito et al.: "Challenges for Neuroscience in the 21st Century (Osamu Hayaishi ed.)"Japan Scientific Societies Press, Tokyo. 107-120 (2000)