大脳皮質形成の神経細胞移動と配置におけるＥＲＫ１／２の役割

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23500421
• Research Institution: National Defense Medical College
• Principal Investigator: 今村 宰 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, 医学教育部医学科専門課程, 准教授 (40534954)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 瀧嶋 邦夫 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, 医学教育部医学科専門課程, 教授 (50531365) ; 伊達木 穣 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, 医学教育部医学科専門課程, 助教 (00415879)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2015-03-31
• Keywords: Erk1/2 / 大脳皮質形成 / 細胞移動 / シグナル伝達 / 神経突起

Outline of Annual Research Achievements

MAPキナーゼファミリーに属するErk1/2は中枢神経細胞の増殖・分化および記憶・学習などに関与するシグナル伝達分子である。本研究では大脳皮質形成におけるErkシグナル伝達経路の役割を、主に神経細胞特異的Erk1/2ダブルノックアウトマウス(Erk1(-/-)Erk2-flox;Synapsin-Creマウス(Syn-DKO)を用いて解析してきた。まず、大脳皮質形成における放射方向への細胞移動と配置にErk1/2の自律的機能が重要であることを示した。また、マウス大脳皮質抽出液を用いたプロテオーム解析からErk1/2欠損によりリン酸化状態が変動するタンパク質として、アクチン細胞骨格の脱重合因子であるコフィリンとその調節因子であるLIMキナーゼ(LIMK)を同定した。次に、生後12日目の新生仔マウスに対してゴルジ染色を行ったところ、Syn-DKOの大脳皮質や海馬領域では神経突起の伸展や形態に異常があることが明らかとなった。また、Syn-DKOの大脳皮質領域では、樹状突起スパイン数の減少は認められなかったが、異常な形態を示すスパインの割合が増加していた。一方、発生過程のSyn-DKO大脳皮質における放射方向への移動細胞の神経突起形態に大きな変化はみられなかった。大脳皮質から神経細胞を採取し培養したところ、Syn-DKOでは軸索伸展や樹状突起形成に異常が認められた。また、Erk1/2欠損に伴いLIMKとコフィリンのリン酸化が低下していることもウェスタンブロット法により明らかにし、Erk/LIMK/コフィリン経路が神経細胞の突起形成や成熟に関与していると考えられた。以上の結果より、Erk1/2は大脳皮質形成過程において神経細胞の移動・配置に加えて神経回路網の構築にも寄与している可能性が示唆された。