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低分子量Gタンパク質のARF6は、細胞内膜輸送や細胞骨格系の構築などに必須の細胞内分子スイッチとして機能している。申請者は、神経軸索形成や細胞接着に必須の接着分子L1からの軸索分岐形成活性の制御に関与していることを見出した。即ち、
(1)ARF6のドミナントネガティブ型のARF6^<T27N>を海馬ニューロンに過剰発現させた細胞を、L1の細胞外ドメイン領域のタンパク質をコートした培養皿で培養した結果、軸索分岐形成を有意に促進した。次に申請者は、ARF6のエフェクター分子のPI(4)P5-kinase type IをARF6の変異型とともに共発現させた結果、その分岐形成促進効果は抑制された。
(2)ARF6の恒常的活性型のARF6^<Q67L>を過剰発現させた海馬ニューロンは、細胞膜表面から過剰にL1がエンドサイトーシスされて細胞内に蓄積し、膜上のL1量が減少して神経突起や分岐形成が抑制された、等の研究成果が得られた。
こうした結果から、接着分子であるL1同士のホモフィリックな分子間相互作用の後に、ARF6-PIP kinase-PIP2合成経路が、神経軸索分岐形成に必須であることが示唆された。しかしこの経路と軸索分岐形成経路との関連性は不明である。この点に関して検証するために、我々は、L1抗体を吸着させたカラムを作成しラット脳の粗抽出液を供与して、L1の細胞内ドメインと分子間相互作用する分子について検討した。
大変興味深いことには、神経軸索形成の分岐や伸張の制御を行う低分子量Gタンパク質であるRac1との相互作用が確認された。現在、Rac1を顆粒細胞などの培養ニューロンに発現させ、L1コーティングした培養皿にて培養を行い、軸索伸張・分岐形成活性などについて吟味検討しており、今後さらに、Rac1の下流に存在すると考えられるアクチン骨格系との制御機構との関連性について吟味する。
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