ウイリアムス症候群における空間認知障害の病因に関する基礎的研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12050206
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 水野 健作 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70128396)
• 研究分担者: 藤森 俊彦 京都大学, 大学院・医学研究科, 助手 (80301274)
• キーワード: ウイリアムス症候群 / LIMキナーゼ / アクチン細胞骨格 / コフィリン / 神経成長円錐 / Rho / 神経回路形成

研究概要

ウイリアムス症候群は、エラスチン遺伝子を含む染色体7q11.23領域の半接合体欠失によって生じる隣接遺伝子症候群で、エラスチン遺伝子の欠失による動脈狭窄と、隣接遺伝子の欠失による種々の症状を伴う。エラスチン遺伝子に隣接するLIMキナーゼ1(LIMK1)遺伝子の欠失はウイリアムス症候群に見られる視覚性空間認知障害の原因であることが示唆されている。私たちは、胚発生過程の脳神経系に高発現する新規プロテインキナーゼとしてLIMK1を同定し、その遺伝子座を7q11.23と決定した。また、アクチン細胞骨格の再構築におけるRac,Rho→LIMK1→コフィリンというシグナル経路の存在を明らかにした。本研究では、神経回路形成過程におけるLIMK1の機能を細胞レベルで解析した。また、LIMK1遺伝子欠失マウスを作成し、その表現型の解析を目指した。
1.神経芽細胞腫N1E-115細胞における血清、LPAや活性型Rhoによる神経突起の退縮過程において、LIMKの活性化とコフィリンのリン酸化が誘導され、突起の退縮に関与していることを明らかにした。また、小脳顆粒細胞において活性型ROCKによる軸索形成の減少がLIMキナーゼのドミナントネガティブ体の発現により阻害されることを明らかにし、LIMKがRhoの下流因子として神経突起の退縮経路に関与していることを示した(京大、尾藤らとの共同研究)。
2.セマフォリンによる脊髄後根神経節細胞の神経突起退縮過程において、LIMKによるコフィリンのリン酸化経路が重要な役割を果たしていることを明らかにした(臨床研、藍沢らとの共同研究)。
3.ショウジョウバエのLIMK遺伝子を同定し、コフィリンをリン酸化し、アクチン骨格の再構築を誘導することを明らかにした。
4.LIMK1遺伝子欠失マウスの作成は順調に進んでおり、現在その表現型の解析を進めている。

研究成果

• [文献書誌] K.Ohashi, et al.: "A Drosophila homolog of LIM-kinase phosphorylates cofilin and induces actin cytoskeletal reorganization."Biochem.Biophys.Res.Commun.. 276. 1178-1185 (2000)
• [文献書誌] H.Bito, et al.: "A critical role for a Rho-associated kinase, p160ROCK, in determiningaxon outgrowth in mammalian CNS neurons."Neuron. 26. 431-441 (2000)
• [文献書誌] T.Amano, et al.: "LIM-kinase 2 induces formation of stress fibers, focal adhesions and membrane blebs, dependent on its activation by Rho-associated kinase."Biochem.J.. 354. 149-159 (2000)
• [文献書誌] J.Toshima, et al.: "Cofilin phosphorylation by protein kinase TESK1 and its role in integrin-mediated actin reorganization and focal adhesion formation."Mol.Biol.Cell. 12(印刷中). (2001)
• [文献書誌] H.Aizawa, et al.: "Phosphorylation of cofilin by LIM-kinase is necessary for semaphorin 3A-induced growth cone collapse."Nature Neurosci.. 4(印刷中). (2001)
• [文献書誌] 十島二朗、水野健作: "基礎生化学実験法 第3巻 タンパク質 II.機能・動態解析法"東京化学同人(印刷中). (2001)