神経回路形成における新規RhoファミリーG蛋白質の役割

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13210068
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 根岸 学 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (60201696)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 裕教 京都大学, 生命科学研究科, 助手 (50303847)
• Keywords: 神経突起 / Rho / Rnd / エフェクター / マイクロチューブル / アクチン / two-hybrid

Research Abstract

神経回路は特異的な細胞極性を示す神経細胞が、その神経突起を介した接着により形成される複雑なネットワークシステムである。この神経突起形成に低分子量G蛋白質Rhoファミリーが深く関与しており、細胞骨格の再構築により、Rhoは突起の退縮を、RacとCdc42は突起の伸長を引き起こすことが知られている。しかし、Rhoファミリーにはほかに様々な種類のG蛋白質が存在するがそれらの機能はほとんど不明である。我々は中枢神経系に特異的に発現しているがその神経機能が全く不明なRndサブファミリーの神経細胞の突起形成における役割を検討した。
Rndは3種類(Rnd1、Rnd2、Rnd3)存在するが、まず、Rnd2の神経機能を明らかにするため、Rnd2に結合する分子を酵母のtwo-hybrid法を用いてラット脳のcDNAライブラリーをスクリーニングした結果、活性型Rnd2に特異的に結合する新規のエフェクター分子をクローニングし、Rapostlinと命名した。RapostlinはCdc42のエフェクターであるCIP4と構造が類似しており、N末端側にマイクロチューブルと結合するFCH領域を、C末端側にアクチン骨格を制御する分子であるN-WASPと相互作用するSH3領域を持ち、Rnd2が結合する領域は中央にあり、それはCIP4には存在しなかった。Rapostlinの発現臓器特異性をノザン解析で調べると、脳が主要な発現部位であった。そこで、PC12細胞と海馬神経初代培養細胞にRapostlinと活性型Rnd2を発現させると、Rnd2がRapostlinに結合することによりマイクロチューブルとアクチン骨格の再構築を起こし、神経突起の分枝化を引き起こした。神経細胞は、最初、未分化の神経突起を伸長し、軸索と樹状突起に分化し、その後、特に樹状突起は複雑に分枝化する。以上の結果から、Rapostlinはマイクロチューブルとアクチンフィラメントの2つの細胞骨格系を制御し、神経突起の分枝化に関与する分子であることが示唆される。

Research Products

• [Publications] Nakamura K. et al.: "Prostaglandin EP3 receptor protein in serotonin and catecholamine cell groups"Neuroscience. 103(3). 763-775 (2001)
• [Publications] Yasui H. et al.: "Differential responses to NGF and EGF in neurite outgrowth of PC12 cells are determined by Rac1 activation systems"The Journal of Biological Chemistry. 276(18). 15298-15305 (2001)
• [Publications] Yamaguchi Y. et al.: "RhoA inhibits the NGF-induced Rac1 activation through Rho-associated kinase-dependent pathway"The Journal of Biological Chemistry. 276(22). 18977-18983 (2001)
• [Publications] Choi S.-Y.et al.: "Potentiation of PGE2-mediated cAMP production during neuronal differentiation of human neuroblastoma SK-N-BE(2)C cells"Journal of Neurochemistry. 79. 303-310 (2001)
• [Publications] Yoshida H. et al.: "ER stress-induced formation of transcription factor complex ERSF including NF-Y and ATF6a and 6b that activates UPR"Molecular and Cellular Biology. 21(4). 1239-1248 (2001)
• [Publications] Haze K.et al.: "Identification of the G13 gene product related to ATF6 as a transcriptional activator of the mammalian UPR"Biochemical Journal. 355. 19-28 (2001)