Rhoファミリーによる神経細胞の形態制御機構

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13480236
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 貝淵 弘三 名古屋大学, 大学院・医学研究科, 教授 (00169377)
• Keywords: 神経細胞 / Rho / Rho-キナーゼ / CRMP-2 / microtubules

Research Abstract

神経細胞は脳内において複雑なネットワークを形成するが、その基本機能は樹状突起から信号を入力して軸索から信号を出力して他の神経細胞に伝えることである。このため神経細胞は文化の過程で大きく形態変化をして極性を獲得する。しかし、神経細胞の極性がいかにして形成されるのか、その分子機構はほとんど理解されていない。我々はRhoファミリーの一つであるRhoの標的蛋白質Rho-キナーゼを見出している。また、Rho-キナーゼの脳内の主要な基質としてCollapsin response mediator protein-2(CRMP-2)を同定している。最近、CRMP-2を一次培養海馬神経細胞に高レベル発現させると、軸索が複数形成されることを見出した。反対にCRMP-2のドミナントネガティヴ体を発現させると、軸索の形成が阻害されて樹状突起のみを持つ神経細胞が生じた。以上の結果は、CRMP-2が神経細胞の極性形成および維持に重要な役割を果たすことを示している。本研究の目的は、CRMP-2を手掛りとしてRhoファミリーによる神経細胞の形態制御機構を分子レベルで解明することである。
本年度、CRMP-2の作用機構を明らかにする目的で、CRMP-2に特異的に結合する分子を網羅的に検索したところ、tubulin、actin、synaptojanin、copine、ASIP、kinesin、LARG(RhoGEF)などの極めて興味深い分子がCRMP-2に結合することが判明した。同定した結合蛋白質の中でも、tubulinに関して精力的に解析を行った。その結果、CRMP-2は既知のmicrotubules結合蛋白質とは異なり、α-及びβ-tubulinからなるtubulin heterodimerに結合してheterotrimerを形成し、microtubules重合能を著しく高めることを明らかにした。このような形式でmicrotubulesの重合を促進する分子は知られておらず、細胞生物学的にも極めて興味深い。また、CRMP-2とRhoの活性制御因子のLARG(RhoGEF)が直接結合する結果から、CRMP-2がRhoの活性を制御する可能性も考えられる。これらの結果から、CRMP-2を中心とした解析により、Rhoファミリーによる神経細胞の形態制御機構の一部が解明されたと考えられる。従って、平成13年度の研究計画はほぼ達成されたものと考えられる。

Research Products

• [Publications] M.Fukata, K.Kaibuchi: "Rho-family GTPases in cadherin-mediated cell-cell adhesion"Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2. 887-897 (2001)
• [Publications] N.Inagaki et al.: "CRMP-2 induces axons in cultured hippocampal neurons"Nature Neuroscience. 4. 781-782 (2001)
• [Publications] S.Taya et al.: "Direct interaction of insulin-like growth factor-1 receptor with leukemia-associated RhoGEF"Journal of Cell Biology. 155. 809-820 (2001)
• [Publications] M.Nakagawa et al.: "Recruitment and activation of Rac1 by the formation of E-cadherin-mediated cell-cell adhesion sites"Journal of Cell Science. 114. 1829-1838 (2001)
• [Publications] M.Fukata et al.: "Involvement of IQGAP1,an Effector of Rac1 and Cdc42 GTPases,in Cell-Cell Dissociation during Cell Scattering"Molecular and Cellular Biology. 21. 2165-2183 (2001)
• [Publications] K.Katoh et al.: "Rho-kinase-mediated contraction of isolated stress fibers"Journal of Cell Biology. 153. 569-584 (2001)