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成熟した神経回路網において、シグナル依存性にシナプスの形態的特徴が修飾されたり、情報伝達分子の局在が変化する。シグナル伝達分子の空問的制御の背景には、細胞膜や分子局在の非対称性を生み出すダイナミックな細胞骨格再編成が存在すると予想されているが、その詳細は明らかではない。そこで、神経細胞が突起進展を最初に引き起こす局面と、成熟したシナプス形成をし終えた後に活動依存的にアクチン再編成を起す局面に絞って、どのようなシグナリングが重要な役割を果たすのかをあきらかにしたいと考え以下の実験を行った。
1)シナプス活動によるアクチン細胞の制御
GFPとアクチン分子の融合蛋白を作製し、adenovirusを用いて神経細胞に導入し、生きた海馬培養神経細胞の形態やアクチン細胞骨格を可視化した。その結果、神経活動依存的に発生する異なるタイプ(電位依存性カルシウムチャンネルとNMDA受容体)のCa^<2+>流入の組み合わせにより細胞骨格再構築の分布が制御されることを明らかにした。NMDA受容体を介したカルシウムの局所流入がスパイン形態調節に大きく寄与している機構を解明した(古屋敷ら、投稿中)。
2)成長円錐ダイナミクスと突起進展におけるRhoシグナリングの役割
我々は前にRho/ROCKシグナリングが、突起進展開始を決定するゲート機構を形成していることを明らかにした。このゲートの前後において、ゲートの機能を調節するシグナルに興味を持ち、現在探索中である。ゲートの前でsrcファミリーtyrosine kinase活性が、さらにゲートの後でROCK非依存的Rhoシグナルが重要であるという予備結果を得ている。
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