新規NYAPファミリーによる神経細胞形態形成制御およびその生理的意義の解明

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22700391
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 横山 一剛 東京大学, 医科学研究所, 助教 (20431760)
• キーワード: シグナル伝達 / 神経科学

研究概要

phosphoinositide3-kinase(PI3K)シグナル伝達経路は神経細胞内の様々な現象の制御に関わっており、形態形成、細胞膜の伸展、生存とアポトーシス、イオンチャネルの制御などが知られている。PI3Kは制御サブユニットp85にYxxM(Tyr-x-x-Met)型のリン酸化チロシンモチーフを持つタンパク質が結合することで活性化する。すなわち、逆にPI3Kp85に結合するYxxM型リン酸化タンパク質を検出することで、PI3K活性化因子を網羅的かつ半定量的に同定できる。これまでに多くのタンパク質がYxxMモチーフを持ちPI3Kを活性化すると報告されてきたが、新生仔マウス脳におけるPI3K活性化因子は、驚くべきことに4種類のタンパク質でほぼ全てを占めていることが分かった。本研究では、このうちの3つをNYAPファミリー(NYAPs)として同定し、NYAPs三重欠損マウス(TKO)を作製したところ、PI3K自身およびその下流のAkt,Rac1の活性の減弱、神経初代培養の神経突起伸長遅延、およびマウス個体において脳全体のサイズの縮小と樹状突起形態異常、さらに自閉症スペクトラム障害様の行動異常を明らかにすることができた。また、プロテオーム解析によりNYAPsがWAVE1複合体と直接結合することを明らかにした。WAVE1はPI3K-Rac1経路により活性化され、Arp2/3を介してアクチン重合を制御すると知られている。さらに、非神経細胞ではWAVE1とPI3Kは会合していないが、神経細胞においてのみWAVE1とPI3Kは物理的に会合しており、この会合はNYAPs三重欠損マウスで完全に消失することも明らかにした(三者複合体の形成)。すなわち、NYAPsは(1)神経細胞におけるPI3K活性化因子として定量的な観点から最も重要な因子であるのみならず、(2)様々なエフェクター分子のうちPI3K-Rac1経路下流で機能するWAVE1をPI3K近傍にリクルートしてくるという2つの分子機構によって、神経細胞におけるPI3Kシグナル伝達を形態形成へと方向づけていると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Involvement of CNOT3 in mitotic progression through inhibition of MAD1 expression (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahashi A, Kikuguchi C, Morita M, Shimodaira T, Tokai-Nishizumi N, Yokoyama K, Ohsugi M, Suzuki T, and Yamamoto T.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 419 ページ: 268-273
  • DOI: DOI:10.1016/j.bbrc.2012.02.007
• [雑誌論文] Activation of receptor protein-tyrosine kinases from the cytoplasmic compartment (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamanashi Y, et al
  • 雑誌名: Journal of Biochemisytry 巻: (in press)
  • DOI: doi:10.1093/jb/mvs013
  • 査読あり
• [雑誌論文] NYAP : a phosphoprotein family that links PI3K to WAVE1 signaling in neurons (2011)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama K, Tezuka T, Kotani M, Nakazawa T, Hoshina N, Shimoda Y, Kakuta S, Sudo K, Watanabe K, Iwakura Y, and Yamamoto T.
  • 雑誌名: EMBO J 巻: 30 ページ: 4739-4754
  • DOI: DOI:10.1038/emboj.2011.348
• [雑誌論文] Distinct expression patterns of the subunits of the CCR4-NOT deadenylase complex during neural development (2011)
  • 著者名/発表者名: Chen C, Ito K, Takahashi A, Wang G, Suzuki T, Nakazawa T, Yamamoto T, and Yokoyama K.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 411 ページ: 360-364
  • DOI: DOI:10.1016/j.bbrc.2011.06.148
• [雑誌論文] CNOT2 depletion disrupts and inhibits the CCR4-NOT deadenylase complex and induces apoptotic cell death (2011)
  • 著者名/発表者名: Ito K, Inoue T, Yokoyama K, Morita M, Suzuki T, and Yamamoto T.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 16 ページ: 368-379
  • DOI: DOI:10.1111/j.1365-2443.2011.01492.x
• [図書] シグナル伝達研究最前線2012,実験医学増刊Vol.30 No.5 (2012)
  • 著者名/発表者名: 横山一剛, 手塚徹, 山梨裕司
  • 総ページ数: 80-85
  • 出版者: 羊土社
• [備考]
  • URL: http://www.ims.u-tokyo.ac.jp/frontier/
• [備考]
  • URL: http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/wakate/profile/ika_yokoyama.html