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樹状突起の形態変化を制御する蛋白質の一つであるデルターカテニン(δ-cat)の機能を解析した。培養神経細胞にδ-cat遺伝子を導入すると幼若神経細胞ではフィロポディアを誘導するが成熟した神経細胞ではこの現象はほとんど観察されない。しかし、δ-catのPDZ結合ドメインを欠損した変異体(DPDZ-BD)を導入すると成熟神経細胞でもフィロポディアを誘導することができる。そこで、本研究ではシナプスの形態変化におけるδ-catPDZ結合ドメインの役割を解析した。
δ-catのshRNAを幼若神経細胞に導入した結果、細胞のフィロポディアの数が減少した。これはδ-catが神経細胞の突起伸展に重要な役割を果たしている可能性を示唆している。次に、突起伸展の様子を経時的に解析した結果、誘導されたフィロポディアはシャフトより新たに出現するものと、既存のスパインから変化するものとが観察された。δ-catのPDZ結合ドメインと結合する蛋白質を解析したところPSD-95のPDZ2と結合することが明らかとなった。また、合成ペプチド等で内在性のδ-catとPSD-95との結合を阻害するとフィロポディアが誘導された。このことからδ-catとPDZ結合部位の標的蛋白質との相互作用がδ-catの突起伸展能を制御している可能性が示唆された。
神経細胞へ興奮性刺激を加えるとフィロポディアが確認され、これが神経細胞の可塑性と結びついていると考えられる。そこで、刺激によってδ-catがPDZドメインを含む分子複合体から解離しフィロポディアを誘導することができるかを調べた。成熟した培養神経細胞をDHPGで刺激したところ、δ-catとPSD-95は解離し、さらに解離の時間経過は刺激によるフィロポディアの伸展の時間経過とて一致した。このことは刺激による突起伸展が、足場蛋白質から遊離したδ-catから引き起こされている可能性を示唆している。
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