神経細胞の極性形成を担う分子群の網羅的解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13206049
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 稲垣 直之 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教授 (20223216)
• キーワード: 神経細胞 / 極性 / 軸索 / 樹状突起 / CRMP-2 / プロテオミクス / 2次元電気泳動 / 微小管

研究概要

我々は、細胞内蛋白質CRMP-2が海馬培養神経細胞の軸索に濃縮することを見いだした。また、CRMP-2を神経細胞に外来性に高レベル発現させると、神経極性に乱れが生じ通常は1本しか形成されない軸索が複数形成された(Inagaki et al. Nature Neurosci.4,872-873,2001)。以上の結果はCRMP-2が神経細胞の軸索形成と極性形成に重要な役割をはたす可能性を示唆する。そこで、CRMP-2による神経細胞の軸索形成と極性形成機構の解明のためにCRMP-2と相互作用する蛋白質をアフィニティーカラム法およびyeast two-hybrid法を用いて網羅的にスクリーニングした。その結果、チューブリンが同定された。そこで、CRMP-2の欠失変異体を用いて微小管とのcosediment assayをおこない、少なくともCRMP-2の323番目から381番目のアミノ酸の部分が微小管との結合に寄与することが明らかとなった。次にCRMP-2がチューブリンあるいは微小管に結合することによって、微小管の動態にどのような作用を及ぼすかについて、暗視野顕微鏡を用いて調べた。その結果、微小管に結合するフラグメントおよび全長のCRMP-2が微小管の重合を促進することがわかった。一方、微小管に結合しないフラグメントは微小管の重合を促進しなかった。また野生型のCRMP-2は神経細胞の突起形成を促進したが、チューブリン結合部位を欠くCRMP-2は神経突起形成を促進しなかった。以上のことから、神経軸索形成や極性形成CRMP-2とチューブリンとの相互作用が関与する可能性が示唆された。
また、CRMP-2結合蛋白質をさらに網羅的に同定するために2次元電気泳動法の改良を試みた。14枚のラージゲルを組み合わせて電気泳動を行うことにより、原理的に1万個以上の蛋白スポットを検出することが可能となった(Oguri, et al. Proteomics, in press)。

研究成果

• [文献書誌] Canossa, M., et al.: "Regulated secretion of neurotrophins by metabotropic glutamate group I (mGluRI)-and Trk-receptor activation is mediated via phospholipase C signaling pathways"EMBO J.. 20. 1641-1650 (2001)
• [文献書誌] Inagaki, N., et al.: "CRMP-2 induces Axons in Cultured Hippocampal Neurons"Nature Neurosci.. 4. 872-873 (2001)
• [文献書誌] Taya, S., et al.: "Direct Interaction of Insulin-like growth factor-1 receptor with leukemia-associated RhoGEF"J. Cell Biol.. 155. 809-819 (2001)
• [文献書誌] Oguri, T., et al.: "Proteome analysis of rat hippocampal neurons by multiple large gel two-dimensional electrophoresis"Proteomics. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] 稲垣直之, 貝淵弘三: "CRMP-2は海馬神経細胞の軸索形成を誘導する"細胞工学. 20(10). 1408-1409 (2001)
• [文献書誌] 深田優子, 稲垣直之, 貝淵弘三: "神経細胞の極性:神経軸索と樹状突起の運命決定"細胞工学. 52(3). 230-234 (2001)
• [文献書誌] 有村奈利子, 稲垣直之, 貝淵弘三: "CRMP-2による神経極性形成の制御機構"実験医学. 17(11). 2309-2311 (2001)
• [文献書誌] 稲垣直之: "高解像度ラージゲルを用いた二次元電気泳動法による細胞内発現蛋白質の網羅的検出"実験医学. 21(1). 85-88 (2002)
• [文献書誌] 稲垣直之, 貝淵弘三: "神経細胞の軸索および極性形成の分子機構"生体の科学. 52(3). 230-234 (2001)