神経回路形成における低分子量G蛋白質Rhoファミリーの役割

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13480256
• 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 / Rnd2 / Rapostlin / RhoG / 分枝化 / F-アクチン / 微小管

研究概要

神経回路は、特異的な細胞極性を示す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ファミリーにはこれらのメンバー以外に多数のG蛋白質が存在するが、それらの神経機能はほとんど不明である。そこで、その神経機能が不明であるRnd2とRhoGの情報伝達機構を調べた。
Rnd2の下流のエフェクター分子を明らかにするため、酵母のtwo-hybrid法を用いてRnd2に結合する分子をスクリーニングし、新規のエフェクターをクローニングし、Rapostlinと命名した。RapostlinはN末端のFCH領域を含めた部位で微小管に結合し、C末端のSH3領域を介してアクチン骨格を制御した。神経細胞において、RapostlinはRnd2が結合することにより、神経突起や樹状突起の分枝化を引き起こし、この作用にはN末端の微小管結合領域が必須であった。このことから、RapostlinはRnd2の特異的エフェクター分子であり、神経突起の分枝化を制御することがわかった。
一方、我々はPC12細胞において、NGFによる神経突起伸長作用にRhoGが重要な役割をしており、Rasの下流で働き、Rac1とCdc42を活性化して神経突起伸長を引き起こすことを明らかにしてきた。そこで、RhoGによるRac1、Cdc42の活性化機構を解明するため、RhoGのエフェクター分子を酵母のtwo-hybrid法でスクリーニングし、そのエフェクターをクローニングした。RhoGはそのエフェクターに特異的に結合し、Rac1を活性化し、神経突起伸長を引き起こした。

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. 365. 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)