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神経ネットワークは、神経細胞が軸索と樹状突起を伸ばし、ターゲット細胞とシナプス接続を行うことで形成され、外界からの刺激に応答して活動依存的に変化し、調節されている。この神経ネットワークの形態形成時の異常、変性は、神経発達障害や神経変性疾患と深く関わっており、形態形成のメカニズムを分子レベルで解明していくことは、これらの疾患発症の原因の究明、新しい治療法の確立に大きな意味を持つと考えられる。本研究ではrhoファミリーGタンパク質Raclの活性化因子であるDock4に焦点を当て、神経細胞の形態形成における機能について調べていくことを目的としている。
我々はこれまでに、Dock4が海馬に強く発現しており、シナプス形成の行われる発達後期に発現量が増加することを発見した。また、スクリーニングを行い、アクチン骨格制御因子であるCortactinと結合することを明らかにし、Dock4と
Cortactinがシナプス後部構造体の樹状突起スパインに共局在していることも明らかにした。
本年度は、海馬神経細胞にshRNAを導入しDock4のノックダウンを行ったところ、スパイン形成が抑制された。ここにshRNA耐性のDock4を戻すことで、スパイン形成は回復したが、Rac1を活性化できない変異体ではスパイン形成は抑制されたままであった。このこどから、Dock4によるRac1活性化がスパイン形成に重要であることが示唆された。また、Cortactinとの結合領域を欠損した変異体を戻したところ、フィロポディアの数が増加し、この変異体はスパインへ局在できないこともわかった。このことから、Dock4はCortactinと結合することでスパインへ局在化し、スパインの成熟に関わっていることも示唆された。さらに、海馬神経細胞にMDA刺激を行うと、Dock4はCortactinとの結合を維持したまま、スパインへの局在が失われた。このことから、Dock4は神経活動依存的に局在を変化させており、神経ネットワークの変化にも関与していることが示唆された。
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