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シナプスではその活動にともなって、アクチンフィラメントや分泌装置がダイナミックに再構築され、シナプスの伝達効率が増強あるいは抑圧される。その際にdendritic spineなどの形態変化を伴うことが知られている。しかし、これらの分子メカニズムはほとんど不明である。一方、低分子量GTP結合蛋白質Rhoによるアクトミオシンを中心とした細胞骨格制御のメカニズムが明らかになりつつある。申請者はRhoの標的蛋白質の一つとして、ミオシンフォスファターゼのミオシン結合サブユニット(MBS)を同定し、MBSの作用機構の解析を行ってきた。そこで本研究では、1)Rhoの標的蛋白質の機能を探るために、成体及び発生段階の神経組織におけるMBSの局在を電子顕微鏡レベルで解析すること、2)Rhoファミリーの標的蛋白質の神経細胞における機能と作用機構を明らかにすることを試みている。
MBSは成体小脳や海馬においてはsynaptic regionで強く発現し、海馬CA3領域および小脳顆粒細胞層ではポストシナプスに局在していることが判明した。一方、培養海馬神経細胞において、MBSは神経突起のshaftにその発現を強く認めた。ところが脱分極刺激を行うと、MBSはシナプス部位、おそらくはdendritic spineにその局在を変化させることが判明した。
成体小脳や海馬におけるMBSの局在はシナプスにおけるMBSの機能を示唆している。シナプスにおける細胞骨格はアクチンフィラメントに富んでいることを考えると、MBSはアクチンフィラメントを制御することによって、シナプス活動依存したdendritic spineの形態変化に関与していることを示している。今後より詳細な解析が必要ではあるが、シナプスの形成・維持、可塑性を理解する上で重要な知見となるであろう。
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