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ニューロンは一般的に大人になってから新生されることはないが、匂い情報を処理する嗅球における抑制性介在ニューロンは、例外的に大人になっても産生されて、新しい神経回路を形成し続けている。我々は、嗅球介在ニューロンにおいて神経活動依存的な発現を示す遺伝子の探索と機能解析を通して、感覚入力依存的な嗅球神経回路再編の分子機構の解明を目指した。まず、in situ hybridizationスクリーニングにより、PASドメインを持つ転写調節因子であるNpas4遺伝子を同定し、その発現が嗅球顆粒細胞において匂い刺激による神経活動依存的に制御されていることが分かった。嗅球顆粒細胞においてNpas4を過剰発現すると、樹状突起のスパイン密度は増加するのに対してNpas4をノックダウンやノックアウトすると、樹状突起のスパイン密度は顕著に減少していた。次に、クロマチン免疫沈降シークエンス法(ChIP-Seq)を用いて、Npas4の下流遺伝子を探索したところ、E3ユビキチンリガーゼであるMdm2遺伝子を見出し、Npas4がその発現を抑制的に制御していることが分かった。さらに、Mdm2が分解する標的タンパク質をプロテオミクス解析により探索したところ、微小管結合タンパク質であるダブルコルチン（Dcx）を同定しNpas4を欠損した嗅球介在ニューロンでは、Mdm2の発現が増加して、Dcxの分解を促進していた。以上の結果から、Npsa4はMdm2を介して、スパイン形成分子であるDcxのユビキチン化による分解を調節することで、感覚入力依存的な嗅球顆粒細胞のスパイン密度を制御していることが明らかになった。さらにNpas4遺伝子はいくつかのmicroRNAの発現を抑制的に制御していることが明らかになった。microRNAのなかにはDcxのタンパク質合成を抑制する働きのあるものが含まれていた。
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