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本研究は、神経細胞の極性形成に関与する膜タンパク質protrudinの神経細胞特異的スプライシングの制御メカニズムの解明を通じて、神経細胞におけるスプライシングと極性形成の新たな関係性を示すことである。
今年度は、昨年度までに同定した、スプライシングに必要なトランス因子の制御メカニズムをより詳細に検討し、またprotrudinのスプライシング異常が極性形成にどのような影響があるのかを検討した。
同定されたトランス因子SRRM4は、神経細胞において発現し、選択的スプライシングを受けるエクソンの上流に存在するUGCモチーフを認識する。実際にprotrudinにおいても同様のモチーフが存在し、このモチーフに変異を加えるとSRRM4の認識の低下および、protrudinの神経型スプライシング産物の減少が確認できた。
SRRM4の欠損は、種々のスプライシング異常をきたし、結果として表れる表現型の一つに神経突起形成不全/神経極性形成不全がある。Protrudinがこの表現型に関与するか否かを、神経系細胞株Neuro2aを用いて検討した。SRRM4を抑制したNeuro2a細胞での神経突起形成不全はprotrudinの神経型スプライシング産物の発現により回復した。また、ゲノム編集技術によりprotrudinの神経型スプライシング産物が産生されないようにしたNeuro2a細胞では、神経突起伸長が生じなかった。
これらの現象は細胞株のみならず、胚性幹細胞(ES細胞)でも同様の結果が見られている。
以上の結果から言えることは、SRRM4によって惹起される神経突起伸長の大部分はprotrudinのスプライシングを制御することで引き起こされていると言うことである。これは今までに知られていないメカニズムであり、一つの遺伝子のスプライシング異常が極性形成に関与するという証拠であるといえる。
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