神経回路形成過程におけるアクチン細胞骨格のリモデリング機構の解明

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12053205
• 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)
• キーワード: LIMキナーゼ / コフィリン / アクチン細胞骨格 / 神経成長円錐 / 神経突起伸展 / Rho / GFP

研究概要

神経突起伸展やシナプス形成において成長円錐でのアクチン細胞骨格の再構築が重要な役割を果たしていると推定されるが、その制御機構は不明である。私達は、神経系に高発現するプロテインキナーゼ、LIMキナーゼ(LIMK)を同定し、これがRac,Rho→LIMK→コフィリンというシグナル経路を経て、アクチン骨格の再構築を制御していることを明らかにした。本研究では、神経突起の伸展・退縮過程におけるLIMKシグナル経路の役割を解明することを目的として、以下の成果を得た。
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によるコフイ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、ヒトLIMKと同様に、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.トリ脊髄後根神経節神経細胞にGFP-LIMKおよびGFP-アクチンをウイルスベクターを用いて導入し、LIMKが成長円錐の運動性に関与していることを示した。

研究成果

• [文献書誌] K.Ohashi, et al.: "A Drosophila homolog of LIM-kinase phosphorylates confilin 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] 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] J.Toshima, et al.: "Cofilin phosphorylation by protein kinase TESK1 and its role in integrinmediated actin reorganization and focal adhesion formation."Mol.Biol.Cell. 12(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)