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本研究の目的は、神経突起伸長を促進させるLOTUSの分子メカニズム解明である。昨年度までに、LOTUSの神経突起伸長作用を媒介する受容体の候補分子を見出した。本年度は、この候補分子が神経突起伸長を媒介するか否かについて更に検証した。研究代表者はLOTUSが神経細胞の神経突起を伸長させることを発見し、この神経突起伸長作用が未同定のLOTUS結合分子によって媒介されることを明らかにした。LOTUSの神経突起伸長作用を媒介する分子をスクリーニングするために、神経細胞様に分化させたマウス神経芽細胞腫由来の細胞株Neuro2AにLOTUSを発現させ、LOTUS結合分子の精製産物を質量分析により解析した。その結果、神経突起伸長に関与すると報告されている分子を含め、様々な膜タンパク質を見出した。これらのLOTUS相互作用候補分子のノックダウン実験を、神経細胞用様に分化させ、LOTUS基質上に培養したNeuro2Aに対して実施したところ、とある細胞間接着因子をノックダウンしたNeuro2Aの突起長が短いことを見出した。この細胞間接着因子がLOTUSと相互作用すること、および、神経細胞側に発現することを明らかにした。更に、神経細胞に発現する当該細胞間接着因子とLOTUSとの結合を阻害すると、LOTUS基質上で培養した神経細胞の突起伸長が抑制されることが判明した。以上の研究結果より、LOTUSによる神経突起伸長作用は当該細胞間接着因子によって媒介されることが明らかとなり、本研究成果はLOTUSの新たな分子メカニズムを提唱した重要な知見となる。
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