神経ネットワーク形成における低分子量G蛋白質の役割

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13041029
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 根岸 学 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (60201696)
• 研究分担者: 加藤 裕教 京都大学, 生命科学研究科, 助手 (50303847)
• キーワード: 神経突起 / Rho / Rnd / Plexin / PC12細胞 / RhoGEF / RhoG

研究概要

神経回路は、特異な細胞極性を有する神経細胞がその神経突起を介した接着により形成する複雑なネットワークシステムである。この神経突起形成に低分子量G蛋白質、Rhoファミリーが深く関与しており、細胞骨格の再構築により、RhoAは神経突起の退縮を、Rac1とCdc42は突起の伸長を引き起こすことが知られている。しかし、Rhoファミリーには他に多数のG蛋白質があり、それらの機能についてはほとんど不明である。そこで、我々はその神経機能が不明であるRnd1とRhoGの情報伝達経路の解析をおこなった。
Rnd1の機能を調べるため、Rnd1に結合する分子を酵母のtwo-hybrid法でスクリーニングし、Plexin B1がRnd1に特異的に結合することを見いだした。Plexinファミリーの中でRnd1はB1のみに結合し、その結合部位は細胞内領域のC1とC2に挟まれた領域であった。Rnd1はPlexin B1に結合し、COS-7細胞で細胞体退縮を引き起こした。この作用はRhoを活性化することにより引き起こされた。Plexin B1はそのC末端でRhoのGEF、PDZ-RhoGEFに結合することが知られているが、Rnd1はPlexin B1とPDZ-RhoGEFの結合を促進し、Rhoを活性化することがわかった。これらのことから、Rnd1はPlexin B1によるRho活性化を介した細胞体退縮作用に重要な役割を果たしているものと思われる。一方、RhoGによる神経突起伸長の分子機構を明らかにするため、RhoGに結合する分子を酵母のtwo-hybdid法でスクリーニングした結果、下流でRac1を活性化する分子をRhoGのエフェクターとしてクローニングした。PC12細胞において、NGFによる神経突起伸長に、RhoGはこのエフェクターを介してRac1を活性化し、突起伸長を引き起こすことがわかった。

研究成果

• [文献書誌] Katoh H. et al.: "Socius is a novel Rnd GTPase-interacting protein involved in disassembly of actin stress fibers"Molecular and Cellular Biology. 22(9). 2952-2964 (2002)
• [文献書誌] Nakamura K. et al.: "The rostral raphe pallidus nucleus mediates pyrogenic transmission from the preoptic area"The Journal of Neuroscience. 22(11). 4600-4610 (2002)
• [文献書誌] Yamaguchi Y. et al.: "Gα12 and Gα13 interact with Ser/Thr protein phosphatase type 5 and stimulate its phosphatase activity"Current Biology. 12. 1353-1358 (2002)
• [文献書誌] Tanaka H. et al.: "Vps4-A is a binding partner for a novel Rho family GTPase, Rnd2"Biochemical Journal. 265. 349-353 (2002)
• [文献書誌] Ishikawa Y. et al.: "Developmental changes in expression of small GTPase RhoG mRNA in the rat brain"Molecular Brain Research. 106. 145-150 (2002)
• [文献書誌] Fujita H. et al.: "Rapostlin is a novel effector of Rnd2 GTPase inducing neurite branching"The Journal of Biological Chemistry. 277. 45428-45434 (2002)