蛋白質核酸酵素:成長円錐の情報伝達系

成長円錐の情報伝達系
五十嵐道弘
成長円錐は,発 生初期の神経細胞の突起の先端に形成される特殊構造で,突 起の成長と
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成長経路の選択を担っている。神経突起の成長を促進あるいは抑制する種々の因子の存在
が最近の研究で明らかになってきているが,そ れらは成長円錐の情報伝達系を介 して作用
するはずである。しかし,成 長円錐における情報伝達の詳細はほとんどわかっていない。本
稿では,高 等脊椎動物の成長円錐に関する最近の知見を基に,断 片的ながら成長円錐の情
報伝達を概観する。今回は伝達物質,チ ロシンキナーゼ,GAP-43,神
経突起成長の抑
制分子に力点をおいた。
【成 長 円 錐 】【GAP-43】 【チ ロ シ ン キナ ー ゼ 】【
突 起成 長 の抑 制因子 】
は じめ に 脳 機 能 の 解 明 は 人 類 の 科 学 に お け る究 極 の
長 円錐 は,神 経 結 合 の 法 則 性 を理 解 す る キーで あ り,脳
目 標 の ひ とつ で あ る 。 そ の複 雑 な 機 能 の 基 盤 は神 経 結
機 能 を理 解 す る一 里 塚 で あ る 。
合 に あ り,こ の 回 路 網 が 脳 の 機 能 を生 み 出 す 。 きわ め
神 経 結 合 が で き あ が る た め に は,成 長 円 錐 が 正 しい
て 多 数 の 神 経 細 胞 を 有 す る脳 内 の 神 経 結 合 が,非 常 に
方 向 性 を認 識 し て そ の 方 向 に 運 動 し,標 的 を見 い だ し
正 確 に形 成 さ れ る 事 実 に は驚 嘆 せ ざ る を え な い 。 この
て そ こで 停 止 し,シ
「か ら く り」 の 解 明 は,神 経 研 究 に携 わ る者 だ けで な く,
作 業 が 必 要 で あ る 。 わ れ わ れ の所 有 す る 最 新 の,そ
人 類 共 通 の 夢 で あ ろ う。
て最 高 の 技 術 を駆 使 して も,Ramony
この 「
夢 」 に 到 達 す る た め の 第 一 歩 は,す
紀 前 に踏 み 出 さ れ て い た。Ramony
円 錐(growth
cone)の
Cajalに
を分 子 レベ ル の 正 確 さ で 翻 訳 す る こ と は と う て い 不 可
よ る成 長
能 な状 況 に あ る。 シ ョウ ジ ョ ウバ エ や 線 虫C.elegansな
経細 胞 の
突 起 の 先 端 に 膨 大 す る構 造 を見 い だ し た。 彼 は,こ
構 造 が運 動 性 を も ち,化
し
Cajalの 洞 察 力
で に1世
発 見 で あ る1)。彼 はニ ワ ト リ胚
脊 髄 の 運 動 神 経 の 発 生 を形 態 学 的 に 調 べ,神
ナ プ ス 終 末 へ 変 化 して い く と い う
の
学 的 な 信 号 分 子 に よ る正 確 な
ど を 使 っ て,成
長 円錐 の経路 選択 機能 の モデル が明 ら
か に な りつ つ あ るが,そ
の情 報 伝 達 系 に話 が及 ぶ と,こ
れ らの 単 純 な 生 物 で は あ ま り研 究 が 進 ん で い な い 。
本 稿 で は 高 等 脊 椎 動 物 の 成 長 円 錐 の情 報 伝 達 機構 に
経 路 選 択 の 機 能 を 担 っ て い る こ と を 予 測 した 。 この 洞
中 心 を お き,概 説 し て み る 。 拡 散 性 の因 子(NGFな
察 力 の正 し さ は,最 新 の デ ー タ が 裏 づ け る と こ ろ と な
の 受 容 機 構 に つ い て は紙 数 の 制 限 も あ り,本 稿 の範 囲
っ た 。 成 長 円 錐 に 影 響 を 及 ぼ す 分 子 は 多 様 で あ り,脳
を越 え る の で,総
の 部 位 に よ り異 な っ て い る が,脳
ウ ジ ョ ウバ エ な ど の無 脊 椎 動 物 や,最
の あ ら ゆ る部 位 で 成
長 円 錐 の基 本 的 な性 質 は 同 じで あ る と考 え ら れ る。 成
Michihiro
Igarashi,群
馬 大 学 医 学 部 分 子 病 態 学 教 室(〒371 Neurobiology,Gunma
Signal
1100
Transduction
University
in
the
Nerve
School
of
Growth
Cone
ど)
説 を参 照 さ れ た い2)。 また 線 虫,シ
ョ
近研 究 が さかん
な ゼ ブ ラ フ ィ ッ シ ュ に つ い て は総 説 を参 照 され た い3∼5)。
前 橋 市 昭 和 町3-39-22)[Department
Medicine,Showa-machi,Maebashi,Gunma
of
371,Japan]
Molecular
and
Cellular
23
成 長円錐の情報伝達系
形 態 に つ い て述 べ る(図1)。
中 央 の膨 大 部 分 は“cortical
area”
と よ ば れ,微 細 構 造 で
は 小 胞 に 富 ん だ 部 位 で あ り,
large Clear vesicle” と よ“
ば
れ る200nm径
の ものが集 積 し
て い る7)。 これ らの 小 胞 の機 能
と して は,先 端 で の膜 付 加 に
よ る表 面 積 の 拡 大 と考 え る 説
が 有 力 だ が8),異 論 も あ る9)。
ま た神 経 突 起 の 構 造 に必 須 の
微 小 管 は こ の 部 分 まで 入 り込
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ん で い る。
一方
,成 長 円 錐 か ら放 射 状
に 広 が る指 状 の 細 突 起 は 糸 状
足(filopodia)と
よばれ る。 糸
状 足 は 培 養 神 経 細 胞 で 特 に顕
著 で あ るが,軸
索成 長 円錐 で
はin vivoで も数 や 長 さの違 い
図1成
長 円錐 の 模 式 図
中 央 部 に はlarge clear vesicle(V),コ
の 小 胞 の ほ か,小
胞 体(ER),2次
官 に富 む。 細 胞 骨 格 系 で は,微
lipodia(L)に
ー ト小 胞(CV),multivesicular
リソ ソー ム(SL),ミ
小管(MT)が
body(MVB)な
トコ ン ドリア(M)な
中 央 部 に 入 り込 み,末
ど,種 々
どの 細 胞 内 小 器
梢 側 の 糸 状 足(F)やlamel-
は ア クチ ン繊 維 が 密 に 入 り込 ん で い る。 ニ ュー ロ フ ィ ラ メ ン ト(NF)は
の 基 部 ま で しか 入 り込 ま な い。(文 献98よ
は あ れ,よ
く見 られ る 。 糸 状
足 の 実 体 は ア ク チ ン繊 維 束
(microfilament)で
あ り,成
成 長円錐
長 円錐 の運 動 性 を担 っ て い る。
り改 変)
また中井準 之助 が 推測 した よ
約5年
前 に筆 者 は,本 誌 に 同様 の テー マ で 総 説 を 書 い
た の で6),今 回 は そ れ 以 後 の 発 展 を 中 心 に 記 述 す る。
う に,そ
の 機 能 は突 起 伸 長 に適 す る経 路 を 選 択 す る こ
とで あ る と考 え られ る。 す な わ ち,こ
の 部 位 に は 「方
向 性 を も っ た 運 動 」 を 担 う分 子 メ カ ニ ズ ム が あ る と考
Ⅰ
.成 長円錐の構造と機能
え られ る。 こ の よ う に膨 大 部 と糸 状 足 が 成 長 円 錐 の形
態 を 特 徴 づ け,ま
成 長 円錐 の情報 伝 達 系 に関 する知見 を概 観す る前 に,
た特 殊 な機 能 を担 う基 盤 と な っ て い
る。
成長 円錐 とは どの よ うな実体 であるかを要約 してお く。
成 長 円錐 は突 起 の成 長期(発 生時期)お よび突起再
Ⅱ
.伝 達物質と成長円錐
生 の ときに神 経 の突 起(入 力 系 の樹状 突起,出 力系 の
軸索 の双 方)の 先端 に形 成 され る運動性 の高 い構 造体
成 長 円 錐 の挙 動 に 影 響 を及 ぼ す こ とが 知 ら れ て い る
で あ る と定義 され る。成 長 円錐 の形態 は神経 細胞 の種
物 質 は実 に 多 数 に の ぼ っ て い る(こ
類,突 起 の性 質,生 物種 の違 い,な どに よって異 な る
機 能 に 抑 制 的 な 物 質 に つ い て は後 述 す る)。 この う ち,
が,in
拡 散 性 の 神 経 栄 養 因 子 を 除 く と,多
vivoで はRamony
Cajalが 最初 に記 載 した 「円
の う ち,成
長 円錐
くの もの は細 胞 の
錐 状 」 また は 「棍 棒状 」 で ある こ とが多 く,突 起先 端
接 着 性(細 胞 間 お よ び 細 胞-細 胞 外 基 質 問)を 変 化 さ せ
の膨大 部 として観 察 され る。一 方,培 養 神経細 胞 で は
る性 質 を もつ と考 え られ る グ ル ー プ で あ る 。 一 方,成
(培養 条件 によ って異 な るが)手掌 状 を して いる こ とが
長 円 錐 の 挙 動 に 影 響 す る物 質 の う ち,作
多 い。 今 日で は成 長 円錐 に関す る大部 分 の研究 が培 養
に解 明 され て い な い もの に 神 経 伝 達 物 質 が あ る。
を用 いて行 なわれ るので,培 養条 件下で の成長 円錐 の
Katerら
用機 序 が十 分
の グ ル ー プ に よ り,カ タ ツム リの 成 長 円 錐 に
1101
24
蛋 白質 核 酸 酵 素 Vol.40 No.9(1995)
に そ れ ぞ れ選 択 的 な ア ン タ ゴ ニ ス トで あ る ピ レ ン ゼ ピ
ン とAF-DX
116を 使 っ て,成
長 円錐膜 のム スカ リン
性 受 容 体 の性 質 を さ らに 詳 し く調 べ た。 そ の 結 果,初
期 の 成 長 円 錐 膜 に存 在 す るム ス カ リ ン性 受 容 体 は50%
がM2で
あ り,発 達 に伴 っ て しだ い にM2の
比 率 が減
少 し て い く こ とが わ か っ た。 これ を成 熟 脳 の シ ナ プ ス
膜 と比 較 す る と,大
な わ ち,シ
がM1タ
き な 差 異 が あ る こ とが わ か る 。 す
ナ プ ス膜 の ム ス カ リ ン性 受 容 体 は ほ と ん ど
イ プ で あ り,M2は5%程
度 に す ぎな い 。 こ
の よ うな点 か ら,成 長 円 錐 にお ける 受 容 体 の性 質 は,一
般 に 成 熟 シナ プ ス と はか な り異 な っ て お り,こ れ に共
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役 す る情 報 伝 達 系 も成 熟 脳 の デ ー タ の 単 純 な ア ナ ロ ジ
ー で は説 明 で きな い 可 能 性 が あ り
,問 題 を 複 雑 に し て
い る。
筆 者 ら の グ ル ー プ は 最 近,代
型 受 容 体 で あ るGABA-A受
表 的 なイ オ ンチ ャネル
容 体 につ いて も成 長 円 錐 に
か な り多 量 に存 在 し,そ れ が 単 な る結 合 部 位 で はな く,
Cl-透 過 能 を有 す る機 能 的 な受 容 体 で あ る こ とを証 明 し
た(福 良 ら:投 稿 準備 中)。 こ の よ うに成 長 円 錐 の 受 容 体
は 限 局 的 な もの で な く,か な り広 範 に存 在 す る も の と
考 え られ る。GABA自
体 もか な り神 経 系 発 達 の 初 期 か
ら存 在 し,濃 度 的に もか な り高 濃 度 存 在 す る こ とか ら,
図2成
(A)発
長 円 錐 膜 の ム ス カ リ ン 性 受 容 体11)
達 期 ラ ッ ト前 脳 由 来 の 各 画 分 に お け る[3H]QNB結
関 す るBmaxの
比較 。E17は
胎 生17日
わ す 。 成 長 円錐 膜(GCM)で
周 囲 部 の 膜(PNM)に
(B)成
は,P2画
比 べ て,有
目,P5は
生 後5日
合に
目 を表
分 由 来 の 膜(P2M)や,核
意 にBmaxの
比 べ,成
長 円 錐 で は 明 らか にM2の
分 に 考 え られ る状 況 と な っ て い る 。
Pooら
はXenopusの
比 率 が 高 い こ とが
わかる。
継 続 的 に研 究 して い るが,局
所的 な アセ チ ル コ リンの
投 与 が 成 長 円錐 の 運 動 方 向 性 を大 き く変 化 さ せ る こ と
を見 い だ した13)。アセ チ ル コ リン を ミク ロ ピペ ッ トで 遊
離 させ る と100μmの
5-HTが
神 経 筋 接 合 部 の シナ プ ス 形 成 を
値 が 大 き い。
長 円 錐 の ム ス カ リン性 受 容 体 の サ ブ タ イ プ 。 シ ナ プ ス 膜
(SPM)に
細 胞 移 動 に対 す る関 与 な ども含 め12),生 物 学 的 意 義 は十
抑 制 的 に 作 用 す る こ とが 発 見 され10),成 長 円 錐
こで100μm先
範 囲 に濃 度 勾 配 が 形 成 され る。 こ
か ら450の 角 度 で 成 長 円 錐 に 向 か っ て30
に 伝 達 物 質 の 受 容 機 構 が 存 在 す る こ とが 明 らか と な っ
∼100mMの
た。
ュ ー ロ ン成 長 円錐 の糸 状 足 の 伸 長 が ア セ チ ル コ リ ン の
筆 者 ら の グ ル ー プ は典 型 的 なG蛋
白質 共 役 型 受 容 体
ア セ チ ル コ リン を遊 離 す る と,脊 髄 運 動 ニ
濃 度 の 高 い 方 向 へ 方 向 転 換 し,最 終 的 に は 成 長 円 錐 全
で あ るム ス カ リ ン性 アセ チ ル コ リン受 容 体 に 着 目 し,成
体 が そ ち らの 方 向 へ 移 動 し て く る。 ま た 形 態 的 に は 成
長 円 錐 で の局 在 を調 べ た11)(図2)。
長 円錐 の糸状 足 がア セチル コ リンの濃度 の高 い側 に よ
ム ス カ リ ン性 受 容
体 に 特 異 的 な ア ン タ ゴニ ス ト[3H]QNBを
実 験 を行 な っ た と こ ろ,ラ
で は胎 生17日
用 いて結 合
ッ ト前 脳 由 来 の 成 長 円 錐 膜
目 に す で に相 当 量 の ム ス カ リン性 受 容 体
が 局 在 して い た(Bmaxは
成 熟 脳 シ ナ プ ス 膜 の 約1/3)。
り多 数 出 現 す る よ う に な る。D-ツ ボ ク ラ リ ン が この 反
応 を ブ ロ ッ クす る と い う薬 理 学 的 な 実 験 か ら,こ
程 に は ニ コ チ ン性 ア セ チ ル コ リ ン受 容 体(筋
現 され て い る もの で は な く,成 長 円 錐 に 局 在 す る もの)
ム ス カ リ ン性 受 容 体 に は セ カ ン ドメ ッセ ン ジ ャ ー 系 の
が 関 与 し て い る と 思 わ れ る 。 細 胞 内Ca2+の
差 異 に よ り,薬 理 学 的 にM1受
Fura-2標
M2受
1102
容 体(cAMPを
容 体(IP3を
介 す る)と
介 す る)に大 別 で きる。M1,M2
の過
細胞 に発
動 きを
識 で 観 察 す る と,成 長 円 錐 に 限 局 し たCa2+
濃 度 の 上 昇 が 方 向 転 換 に先 だ っ て 起 こ る 。 この 実 験 か
25
成 長円錐の情報伝達系
ら,伝 達 物 質 がchemotropic
factorと
し てCa2+を
介
最 近,伝
の で,特
定 の因子 が特定 の非受 容体 型 チ ロ シ ンキナー
ゼ を情 報 伝 達 に 用 い て い る こ と は大 い に あ り う る だ ろ
して 作 用 す る 可 能 性 が 示 唆 され る。
達 物 質 受 容 体 の ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス が 作 製
う。 た だ し,一 般 に 接 着 分 子 の 神 経 成 長 誘 導 能 は,細
され る よ うに な っ た14)。出生 時 の 形 態 変 化 は予 想 外 に小
胞 間 基 質(ラ
さ いが,利
tors;た
根 川 ら の結 果 で は,NMDA型
受 容 体 の1つ
で あ るNMDAR1の
グ ル タ ミン酸
欠 損 マ ウス で は髭 の
三 叉 神 経 に よ る精 密 な 支 配 パ タ ー ンが 乱 れ て い る と い
ミニ ン な ど)や 液 性 因 子(diffusible
と え ばNGFな
in vivoで
fac-
ど)に 比 べ る と は る か に 弱 く,
は一 時 的 か つ 局 所 的 な 反 応 に しか 役 立 た な い
と思 わ れ る 。
う。 こ の こ と は伝 達 物 質 が 局 所 的 に成 長 円 錐 の挙 動 の
モ デ ュ レ ー タ ー と し て 作 用 し,受 容 体 が そ の 情 報 伝 達
2,チ
に 関 与 して い る とい う考 え に矛 盾 しな い と思 わ れ る15)。
A.チ
ロシ ンキナ ーゼの成 長 円錐 にお け る基質
ュ ーブ リ ン
成 長 円 錐 画 分 に お け る チ ロ シ ンキ ナ ー ゼ の基 質 と し
Ⅲ
.成 長円錐 とチ ロシンキナーゼ
て,最
も著 明 に リン 酸 化 され る の は微 小 管 の構 成 蛋 白
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質 で あ る チ ュ ー ブ リ ン(tubulin)で
成 長 円 錐 に 非 受 容 体 型 チ ロシ ンキナ ー ゼpp60c-srcの
グ ル ー プ を 含 め,3つ
あ る ことが筆者 の
の グ ル ー プが 独 立 に 確 認 した 。 チ
活 性 が 高 い こ と は成 長 円錐 画 分 を 用 い て初 め て 明 ら か
ュ ー ブ リ ン は α チ ュ ー ブ リ ン,β チ ュー ブ リン の い ず
とな っ た16)。以 来,成
れ も チ ロ シ ン リ ン酸 化 を受 け る22∼24)。in vitroで は 接
長 円 錐 にお け るチ ロ シ ンキ ナ ー ゼ
の 種 類 と そ の 基 質 が 報 告 さ れ,そ
の活 性 調 節 に も 関 心
着 分 子 の うち,免
疫 グ ロ ブ リ ン ス ー パ ー フ ァ ミ リー に
が は ら わ れ て い る 。 これ らの デ ー タ と培 養 神 経 細 胞 の
属 す るN-CAM,MAG(myelin-associated
成 長 円 錐 に対 す る 薬 理 学 的 解 析 か ら,成 長 円 錐 に 内 在
protein),L1な
す る チ ロ シ ン キ ナ ー ゼ 系 が 突 起 成 長 の制 御 に きわ め て
リンの チ ロ シ ン リン酸 化 は抑 制 され る25)。このpp60c-src
重 要 な 役 割 を 果 た す 可 能 性 が 示 唆 され て い る。
に よ る チ ロ シ ン リ ン酸 化 が チ ュ ー ブ リ ン の 重 合 能 に及
glyco-
どの刺 激 に よ り,成 長 円 錐 の チ ュー ブ
ぼ す 影 響 に つ い て の 直 接 的 な証 明 は な い が,受
1.成
長 円 錐の チ ロシ ンキナー ゼ
成 長 円 錐 画 分 に お け る,高
が 注 目 され て い る が,受
容体 型
チ ロ シ ン キ ナ ー ゼ で リ ン酸 化 し た結 果 か ら類 推 す る と,
いチ ロシンキ ナー ゼ活性
容体型 チ ロシンキ ナー ゼ につ
この チ ロ シ ン リン酸 化 は重 合 に阻 害 的 に作 用 す る26)。一
方,チ
ロ シ ン キ ナ ー ゼ の 阻 害 剤 は,培
養神 経細 胞 に対
い て は ほ とん ど知 られ て い な い。 非 受 容 体 型 チ ロ シ ン
して 突 起 形 成 ・突 起 伸 長 に 促 進 的 に 作 用 す る こ と が 報
キ ナ ー ゼ に つ い て は,src,src+,fyn,yesの
告 さ れ て い る。
産 物 に関
し て研 究 さ れ て い る17,18)。
以 上 の 知 見 を総 合 す る と,接 着 分 子 に よ る 突 起 伸 長
々
の作 用 機 序 の ひ とつ と して,「 チ ュー ブ リンのpp60c-src
の 欠 損 マ ウ ス が 得 ら れ,神 経 系 の発 生 に影 響 が 期 待 さ
ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス を用 い た 実 験で,src,fyn各
依 存 性 チ ロ シ ン リ ン酸 化 の 阻 害 に よ る重 合 の 脱 抑 制=
れ て い た が,予
突 起 成 長 」 と い う経 路 が 考 え ら れ る。
想 外 に 変 化 が 少 な か っ た。pp60c-srcの
欠 損 マ ウ ス は接 着 分 子L1を
培 養 の基 質 に し た と き に,
小 脳 由 来 の神 経 細 胞 で成 長 がやや 抑 制 され る19)。Fyn欠
損 マ ウ ス はN-CAM依
円 錐 で は しか し,リ
存 性 の成 長 が 抑 制 され る。 成 長
ン酸 化 基 質 の 変 化 は あ ま り み ら れ
B.ビ
ンキ ュ リン
筆 者 は成 長 円 錐 画 分 に お け る 内 因 性 チ ロ シ ン リ ン酸
化 を検 討 し て,チ
な い20)。ま た培 養 細 胞 レベ ルで は確 か に有 意 差 が 出 る よ
蛋 白 質 は2次
う だが,著
グ,免
明 な形 態 変 化 は神 経 系 で は少 な い。 しか し,
とfyn,srcとyesを
死 的 で あ る の で,そ
ュ ー ブ リン(55K)に
に リ ン酸 化 さ れ る130K蛋
次 い で,顕
著
白 質 を見 い だ し た22)。 こ の
元 電 気 泳 動 の 位 置 や,免
疫ブ ロ ッ テ ィ ン
疫 沈 降 な どの結 果 か ら,ビ ンキ ュ リン(vinculin)
同 時 に不 活 性 化 した マ ウ ス は致
src
で あ る こ とが 示 さ れ た 。 成 長 円 錐 に お い て こ の 蛋 白 質
れ ぞ れ が補 償 で き る経 路 は 限 定 さ
は リ ン酸 化 さ れ る と細 胞 骨 格 画 分 に 多 く分 布 す る と い
れ て い る と思 わ れ る21)。今 の と こ ろ,後 述 のWalshら
う結 果 が 得 ら れ た が,こ
の デ ー タ で も神 経 系 に 特 異 的 な 細 胞 間 接 着 分 子 は チ ロ
組 織 化 学 の デ ー タ と合 致 す る27)。
シ ン キ ナ ー ゼ 系 を 介 して 神 経 成 長 を ひ き起 こす よ うな
れ も繊 維 芽 細 胞 に お け る免 疫
ビ ン キ ュ リ ン は接 着 斑 を構 成 す る細 胞 内 蛋 白 質 の ひ
1103
26
蛋 白 質 核 酸 酵素 とつ で,形
Vol.40 No.9(1995)
質 膜 と ミク ロ フ ィ ラ メ ン ト(ア ク チ ン繊 維)
再 生 の 際 に,発
現 量 や 軸 索 内 輸 送 を受 け る量 が きわ め
をつ な ぐ役 割 を果 た してい る28)。成 長 円 錐 に お け る接 着
て 増 大 す る こ とか ら,43kDa
斑 形 成 の 調 節 に そ の リン 酸 化 が 関 与 す る 可 能 性 が 示 唆
tein(GAP-43)と
growth-associated
命 名 され た 。 こ こ5年
pro-
間 で,こ
の蛋
され る。 筆 者 ら は,成 長 円 錐 に お け る 顕 著 な ビ ン キ ュ
白 質 の 遺 伝 子 構 造 や 生 化 学 的 性 質 に つ い て 種 々 の新 知
リ ン の チ ロ シ ン リ ン酸 化 が,基
見 が 報 告 され て い るが,「 神 経 成 長 に お け る この 蛋 白 質
質 と して の ビ ン キ ュ リ
ン の量 が 多 い か ら で は な く,チ ロ シ ンキ ナ ー ゼ 活 性 が
の 役 割 」 とい う肝 心 の点 は,解
高 い こ とに起 因 す る こ とを示 した29)。この結 果 はBixby
い 。 しか し成 長 円 錐 で の 発 現 量 が き わ め て 多 い こ と,
ら に よ っ て,確
種 々 の重 要 な 蛋 白 質 との相 互 作 用 が あ る こ とか ら,「 神
最 近,ビ
れ,成
認 さ れ た30)。
ン キ ュ リン を欠 損 し たPC12細
長 円 錐 のlamellipodiaの
胞 が作 製 さ
機 能 が 異 常 とな る こ と
明 が さ ほ ど進 ん で い な
経 成 長 」 と い う事 象 の 解 明 に こ の 蛋 白 質 の生 理 的 意 義
の研 究 が つ な が る こ とが 期 待 され る。
が 示 され て い る31)。この こ とか ら,成 長 円 錐 に お け る ビ
ン キ ュ リ ンの チ ロシ ン リン酸 化 は,糸 状 足 お よび1amel-
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lipodiaの ア ク チ ン繊 維 系 の 安 定 化 に 寄 与 す る可 能 性 が
1.ド
メイン構 造
こ の蛋 白質 の遺 伝 子 は3つ の エ キ ソ ンか らな る35)。エ
キ ソ ン1で コー ドさ れ る の はN末
高 い と考 え られ る 。
が 膜 と の結 合 部 位(パ
Ⅳ
.成 長円錐 とCキ ナーゼ(PKC)
端 の10残
基 で,短
ル ミチ ン酸 結 合 部 位)お
い
よ びG
蛋 白質 活 性 化 に必 須 の領 域 を 含 ん で い る。 エ キ ソ ン2
は そ れ に続 く190個 弱 の ア ミ ノ酸 を コ ー ドす る 領 域 で
cDNAク
ロ ー ニ ン グ の 結 果,Cキ
kinaseC)は10種
ナ ー ゼ(protein
類 以 上 の ア イ ソ フ ォ ー ム に分 か れ て
Cキ ナ ー ゼ に よる リ ン酸 化 部 位 や カル モ デ ュ リン結 合 部
位 を含 ん で い る。 エ キ ソ ン3は 残 り30個
い る こ と が わ か っ た32)。1次 構 造 か ら,①cPKC(Ca2+
を コ ー ドし て い る。C末
感 受 性 のC2ド
領 域)は
メ イ ン を もち,活 性 がCa2+依
る も の),②nPKC(C2ド
存 性 であ
メ イ ン を欠 き,活 性 がCa2+
非 依 存 性 の も の),③aPKC(C2ド
メ イ ン を 欠 く う え,
他 の 機 能 ドメ イ ン を も欠 い て い る もの)の3種
別 され る。 成 長 円 錐 で は,β,α,δ,ε,ζ
認 され て い る(文 献33お
うち,βPKCはGAP-43に
skeleton)に
対 して 基 質 特 異 性 が 高 い34)。
成長 円錐 の膜 骨格
存 在 す る 唯 一 のPKCア
フ ォ ー ム で あ る こ とが 示 さ れ,GAP-43と
イソ
局 在 性 も一
致 して い る こ とが わ か った35)。通 常 の 条 件 下 で は活 動 性
の 成 長 円 錐 で も細 胞 内Ca2+濃
PKCが
度 は10-7M程
度 で あ り,
膜 へ移 行 す るの に は十 分 で な い 。 この こ とか ら,
成 長 円 錐 で膜 骨 格 に βPKCとGAP-43が
は,成 長 円 錐 付 近 でGAP-43が
共 存 する こと
リ ン酸 化 され る の を保
障 す る機 構 として 重 要 な もの と考 えて い る(次 節 参 照)。
極 性 ア ミノ 酸 が 多 い も の の,意
い な い。 ウ シ,マ
構造と機能
2.蛋
義 はわ か っ て
ン ギ ョ,ゼ
ブラ
白質 問相 互作用
GAP-43は
カル モ デ ュ リ ン結 合 蛋 白 質 で あ るが,Ca2+
依 存 的 に解 離 す る37)。また,PKCに
よ る リ ン酸 化 は カ
ル モ デ ュ リ ンの 結 合 を阻 害 す る37)。PKCに
よ る リ ン酸
化 が 成 長 円錐 お よ び 突 起 の遠 位 部 で 生 じ て い る こ と を
示 唆 す る結 果 が 報 告 さ れ て い る38)。
GAP-43は
ア ク チ ン と共 沈 し,Fア
ク チ ン と結 合 す る
性 質 が あ る39)。しか し この 結 合 はMARCKS蛋
ど と違 っ て,Ca2+や
リン酸 化 に依 存 せ ず,ア
白質 な
ク チ ン繊
維 の 機 能 的 修 飾 な ど も起 こ らな い よ う で あ る。
成 長 円 錐 膜 に存 在 す る5種
バ ン ドが3量
類 の主 要 な 蛋 白 質 の うち,
体GTP結
合 蛋 白 質(G蛋
白質)の α お よ び β サ ブ ユ ニ ッ トで あ る こ とが 証 明 さ
はPfenningerら
もい う)は 成
チ ュ ー ブ リ ン,GAP-43で
長 円 錐 画 分 を 用 い て,成 長 円 錐 に 高 濃 度 存 在 す る こ と
な って い る)。Fishmanら
が 最 初 に確 認 され た 蛋 白質 で あ る。 神 経 突 起 の 成 長 や
よ びGTP加
1104
ワ ト リ,キ
フ ィ ッ シ ュ で も,上 述 の構 造 が 保 持 さ れ て い る こ とが
れ た40)。(他 の3種
GAP-43(neuromodulin,F1,B-50と
ウ ス,ニ
コー ド
わ か った。
38Kと34Kの
V.GAP-43の
弱 の ア ミノ 酸
キ ソ ン3の
の存 在 が 確
よび筆 者 ら:投 稿 準 備 中)。 この
筆 者 ら の 検 討 に よ り,βPKCは
(membrane
類 に大
端 領 域(エ
に よ り,ア ク チ ン,
あ る こ とが す で に 明 らか と
は,G蛋
白 質 のGTP結
合お
水 分 解 能 がGAP-43に
よ り約3倍
程 度増
成 長円錐の情報伝達系
加 す る こ とを見 い だ した41)。ラ ッ ト胎 仔 脳 由来 の成 長 円
これ ら の残 基 の 存 在 が 関 連 す る と考 え て い る。 こ の う
錐 画 分 で はG。 が 主 で,Giも
ほ
ち,2個
白
ン酸 結 合 部 位)に
少 量 存 在 す る が,Gsは
とん ど見 い だ さ れ な い41)。 ま たGAP-43に
質 α サ ブ ユ ニ ッ トの 活 性 化 は,Goお
Gsお
よ び 低 分 子 量GTP結
ま たRasフ
よ るG蛋
よびGiに
限 られ,
合 蛋 白質 に は作 用 しな い 。
ァ ミ リー に 属 す る よ うな 低 分 子 量GTP結
合 蛋 白質 は,GAP-43で
は活 性 化 され な い。 こ の活 性
化 に 必 要 な 部 分 は,GAP-43のN末
端 の10残
基であ
り,こ の部 位 が 欠 損 し て い る と活 性 化 は 生 じな い42)。
GAP-43に
よ るG蛋
経 由 の 場 合 の1/5程
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27
白 質 の 活 性 化 の程 度 は,受 容 体
度 の 強 さ で あ る。 し か し,通 常 の
はG蛋
の シ ス テ イ ン残 基 は膜 との 相 互 作 用(パ ル ミチ
重 要 で あ り,残
り の塩 基 性 ア ミノ 酸
白質 の 活 性 化 に 必 要 で あ る と考 え られ る。 この
部 位 は 西 本 ら に よ り提 唱 され て い る受 容 体 のG蛋
活 性 化 配 列 と相 同 性 を有 す る 。Strittmatterと
この10残
白質
筆者が
基 をペ プ チ ドの形 で 神 経 系 の 細 胞 に作 用 さ せ
た と こ ろ,①NIE-115細
誘 導)が,②
胞 で は突 起 成 長 の促 進(分 化
初代 培 養 の後根神 経 節細胞 や網膜神 経節
細 胞 に お い て は反 対 に成 長 円 錐 の 退 縮,突
制 が 認 め られ た42)(図3)。
起伸長 の抑
これ は成 長 円 錐 にお け るG
受 容 体 の 密 度 が きわ め て 低 い の に比 べ る とGAP-43濃
蛋 白 質 よ り下 流 の情 報 伝 達 系 の 差 異 に基 づ くも の と解
度 は成 長 円 錐 で 約1μMで,増
釈 され るが,成
幅 の弱 さを補 っ てい る と
考 え られ る。
43のN末
3.GAP-43と
A.リ
端 由 来 の ペ プ チ ドに ア ミノ 酸 置 換 を施 し たペ
プ チ ドの 生 物 活 性(糸
成長 円 錐機 能
ン酸化 部位 の機 能
GAP-43の
長 円 錐 の 情 報 伝 達 系 にGAP-43のN末
端 が 広 く関 与 す る こ とを 示 す デ ー タで あ る。特 にGAP-
状 足 形 成 能,成
化 を ひ き起 こす 能 力)は,G蛋
完 全 長cDNAをCOS細
胞 に トラ ン ス フ
ェ ク ト した と こ ろ,非 神 経 細 胞 で あ るCOS細
胞 に きわ
長 円錐 の形態 変
白質 の 活 性 化 能 と強 い
相 関 に あ る こ とが 重 要 な点 で あ り,N末
端 の10残
リ ン酸 化 部 位 お よ び そ の 周 囲 の カ ル モ ジ ュ リン結 合 部
め て 多 数 の 糸 状 足 が 一 過 性 に形 成 され た とい う,Fish-
位 と と も に,こ
manら
ン を 独 立 に形 成 し て い る と考 え られ る。
の グ ル ー プ の報 告43)か ら,成 長 円 錐 の形 態 変 化
とGAP-43の
ドメ イ ン と の 関 連 性 に注 目が 集 まっ て い
る。
は リン酸 化 部 位 に 注 目 して,ニ ワ トリGAP-
43cDNAのSer42(哺
た も の をL6細
①Ser→Alaへ
乳 類Ser41に
胞 やCOS-7細
の増 加,細
相 当)を 変 異 させ
胞 に発 現 さ せ た と こ ろ,
の変 異 は糸 状 足 の 著 減,細
加 を もた らし,②Ser→Aspへ
胞 の伸 展 の増
の 変 異 は短 い 糸 状 足 の数
胞 の 伸 展 の 低 下 をひ き起 こ した44)。発 現 させ
た細 胞 で のGAP-43の
られ た の で,リ
分 布 は ア ク チ ン との 共 存 が認 め
ン酸 化 部 位 が ア ク チ ン繊 維 との 相 互 作
用 に 重 要 で あ る と い う結 論 を くだ して い る。
B.G蛋
蛋 白質 の第1エ
使 っ た 実 験 は3グ ル ー プか ら
胞 お よび 後 根 神 経 節 細 胞 での 突 起
形 成 不 全 や 成 長 円錐 の 形 成 不 全(体 部 の面 積 の狭 小 化),
PC12細
胞 か ら の ドー パ ミン放 出 の 障 害 な どが 報 告 され
て い る46∼48)。た だ し,突 起 が 成 長 し て い る 際 のGAP43発 現 量 は きわ めて 多 量 で,ア
ンチ セ ンスcRNAの
効
果 は ご く一 時 的 に しか 期 待 で き な い よ うで あ る。 最 近,
GAP-43欠
損 マ ウ ス が 作 製 され た99)。このマ ウスで は神
経 の 突 起 成 長 は起 こ る も の の,成
長 の方 向性 に障害 が
あ り,視 交 叉 の 形 成 に異 常 が 認 め られ,個
体 の寿命 も
短 い。
白質 活 性 化 能 は この
キ ソン に相 当 す るN末
在 す る こ とが示 され てい る。Fishmanグ
matterら
結 果,先
ア ン チ セ ン スcRNAを
白質活 性化 部位 の 機 能
す で に述 べ た がGAP-43のG蛋
COS細
の 蛋 白 質 の きわ め て 重 要 な 機 能 ドメ イ
報 告 が あ り,PC12細
Caroniら
基 は
はGAP-43の
端 の10残
基 に存
ル ー プのStritt-
一 部 分 が 欠 損 し たcDNAを
胞 に 発 現 させ て そ の形 態 変 化 を追 跡 した 。 そ の
GAP-43につ
突 起 伸 長 に 必 須 か?
い て はin
で の 実 験 か ら,こ
vitroお よ び 培 養 細 胞 レ ベ ル
の 蛋 白 質 が 神 経 成 長 に重 要 な役 割 を
果 た す こ とが 示 唆 さ れ て き た。 しか し,こ の 蛋 白 質 が
突 起 成 長 に 必 須 の成 分 で あ る と は 見 な し え な い デ ー タ
基 の存
が し だ い に 得 られ て きた 。 た と え ば こ の 蛋 白 質 は す べ
ン 酸 化 部 位 な ど の存 在 に は依 存 し
て の 脊 椎 動 物 に 発 現 して い る と考 え ら れ る が,無 脊 椎
に述 べ た 糸 状 足 の発 現 はN末
在 に 強 く依 存 し,リ
4.GAP-43は
な い とい う45)。10残 基 の うち,特
Lys9の 存 在 が 重 要 で,COS細
端 の10残
にCys3,Cys4,Arg6,
胞 のspreadingの
減少も
動 物 の線 虫C.elegansな
ど に は 存 在 し な い(シ
ョウ ジ
ョウ バ エ に も存 在 して い な い と考 え ら れ て い た が,最
1105
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28
蛋 白質 核 酸 酵 素 図3GAP-43のG蛋
(A)GAP-43のN末
Vol.40 No,9(1995)
白 質 活 性 化 能 と 突 起 成 長 修 飾 作 用42)
端 由 来 の ペ プチ ドの性 質 。
(B)各
種 ペ プチ ドの成 長 円 錐(ニ
(C)各
種 ペ プチ ドの 突 起 成 長 に対 す る 影 響 。 こ の 場 合,G蛋
ワ トリ胚 後 根 神 経 節 細 胞)に
対 す る効 果 。PBSは
対 照,MPは
マ ス トパ ラ ン を表 わ す 。
白 質 を活 性 化 す る 能 力 の あ る も の は,突 起 成 長 に抑 制 的 に作 用 し,活 性
化 能 の な い も の は 突 起 成 長 に影 響 しな い こ と に注 目 され た い。
近 に な ってGAP-43のN末
蛋 白 質iglooが
端 側 の1/3と
相 同 性 の高 い
見 い だ され た49))。 また,NGFに
反応 し
5.GAP-43の
成 長円錐 機 能 に関す る仮説
こ の よ う に 成 長 円 錐 機 能 とGAP-43の
て突 起 を伸 長 す る 際 に こ の 蛋 白質 を ほ とん ど発 現 し て
か な り曖 昧 で あ る 。 しか し,GAP-43の
い な いPC12細
学,生
胞 の 変 異 株 が 見 つ か っ た50)。 この よ う
化 学,分
役 割 は現 在,
研究者 は形態
子 生 物 学 な ど,幅 広 い 分 野 に わ た っ て
発現は
お り,そ れ ぞ れ の 作 業 仮 説 に従 っ て 神 経 成 長 に 対 す る
必 須 で な い こ と を示 唆 し て い る。in situハ イ ブ リダ イ
役 割 が 検 討 さ れ て い る 。 そ の な か で 注 目 す べ き仮 説 を
な報 告 は,成 長 円 錐 を 形 成 す る の にGAP-43の
ゼ ー シ ョン の 結 果 で は,こ
の 蛋 白質 は突 起 成 長 期 の 神
経 細 胞 の な か で は モ ノ ア ミ ン作 動 性 ニ ュ ー ロ ン に きわ
め て発 現 量 が 多 く,コ
リ ン 作 動 性 ニ ュー ロ ン で は ほ と
あ げ て み る。
A.Fishmanら
Fishmanら
の仮説
はG蛋
白 質 の 活 性 化 能 に着 目 し 「成 長 円
ん ど発 現 され て い ない と考 え られ た51)。これ らの 点 か ら,
錐 で 発 現 して い る種 々 のG蛋
必 ず し もす べ て の 神 経 細 胞 に お い て,GAP-43が
をGAP-43が
成長
白 質 共 役 性 受 容 体 の機 能
修 飾 す る こ と に よ っ て,成
長 円錐 の 形 態
円 錐 機 能 に重 要 性 を 担 っ て い る と は い え な い よ う で あ
や 機 能 も制 御 され る52)」と考 え て い る。G蛋
る。
容 体 は成 長 円 錐 膜 の 上 に 多 種 類 局 在 す る と考 え られ て
い るが,そ
1106
白質 関 連 受
の 密 度 は きわ め て低 い はず で あ り,GAP-43
成長円錐の情報伝達系
な どの 内 因 性G蛋
29
白 質 活 性 化 な ど も含 め た 増 幅 系 の作
用 が 成 長 円 錐 で の 効 率 的 な情 報 伝 達 に必 須 で あ ろ う と
い う考 え 方 で あ る42,52,53,100)。
この場 合,問
GAP-43の
題 になるのは
上 流 に あ る信 号 分 子 が不 明 な点 で あ る。G蛋
白 質 活 性 化 を調 節 す る 因 子 と し て既 知 な の は,非
酵素
的 なパ ル ミチ ン酸 付 加 の み で あ る54)。G蛋 白 質 活 性 化 部
位 は リ ン酸 化 部 位 ・カ ル モ デ ュ リン結 合 部 位 の 修 飾 と
は独 立 して 機 能 す る と考 え ら れ,成 長 円 錐 に作 用 す る
信 号 分 子 がGAP-43に
どの よ うに 作 用 す るの か,の
明 が 欠 け て い る。 しか し,G蛋
抑 制 因 子 の情 報 変 換 に重 要 で あ る(後 述)こ
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説
白質が 成長 円錐 機 能 の
とか ら,興
図4接
着 分 子 の 突 起 伸 長 に 関 す る作 用 機 序 モ デ ル58)
他 の ニ ュー ロ ン に局 在 す る接 着 分 子(CAM;N-cadherin,L1,N-
味 深 い説 であ る。
CAMな
B.Willardら
接 着 分 子 とFGF受
の 仮説
も と も と軸 索 内 輸 送 の研 究 か らGAP-43を
Willardら
はGAP-43の
し て,GAP-43そ
発 見 した
カ ル モ デ ュ リ ン結 合 性 に着 目
れ 自体 よ り も カ ル モ デ ュ リ ン に 重 要
ど)が 成 長 円 錐 膜 上 の 同 一 分 子 と結 合 す る と,こ
チ ロ シ ンキ ナ ー ゼ が 活 性 化 し,2
量 体 化 が 起 こ る 。 次 い で,PLCγ
リセ ロー ル(DAG)が
生 成 され,さ
られ る 。 最 終 的 に は,AAが
の 活 性 化 に よ り,ジ ア シ ル グ
ら にア ラ キ ドン酸(AA)が
電 位 感 受 性Ca2+チ
作
ャネ ルを活性 化
入 が 起 こ る。 こ の 経 路 の ほ か に,G蛋
ス ホ リパ ー ゼA2(PLA2)を
れ らの
の 間 に 一 時 的 な相 互 作 用 が 生
ず る。 これ に よ って,FGFRの
して,Ca2+流
性 を置 く仮 説 を提 唱 して い る。 す な わ ち,「GAP-43が
容 体(FGFR)と
白質 か ら ボ
介 す る バ イ パ ス も 考 え ら れ る。
速 い軸 索 内 輸 送 で先 端 に輸 送 さ れ る と,結 合 し て い る
カ ル モ デ ュ リ ン も大 量 に輸 送 さ れ,成 長 円 錐 付 近 で リ
ン 酸 化 に よ りGAP-43が
とが,成
カ ル モ デ ュ リン を遊 離 す る こ
長 円 錐 機 能 に重 要 で あ る」とい う もの で あ る55)。
養 して,突 起 を進 展 させ る系 を確 立 した57)。次 い で,情
報伝 達 因子 に関す る種々 の特 異 的 な阻 害剤 を用 いて接
この 説 で は カ ル モ デ ュ リン以 下 の 情 報 伝 達 系 が ま っ た
着 分 子 に誘 導 され た 突 起 伸 長 の 変 化 を観 察 し た 。 そ の
く説 明 され て い な い。 カ ル モ デ ュ リ ン を 介 す る 伝 達 系
結 果,接
着 分 子 の 突 起 伸 長 で は,①Ca2+チ
ャ ネ ル(L
は シ ョウ ジ ョ ウバ エ の神 経 発 生 で 正 中 線 を越 え る経 路
型 お よびN型),②bFGF受
選 択 に 重 要 で あ る可 能 性 が 示 唆 され て お り56),本 格 的 な
ロ シ ン キ ナ ー ゼ,の3つ
検 討 が 望 ま れ る。
明 ら か に な っ た と し て い る 。 こ れ ま で の 結 果 を総 合 し
て,Dohertyは
Ⅵ
.接 着分子の突起成長促進機能と成長円錐の情報伝達
容 体,③(非
以 下 に 示 す 情 報 伝 達 経 路 を接 着 分 子 の
情 報 を 受 容 す る 主 要 経 路 と考 え て い る 。
細 胞 間 接 着 分 子(N-CAM,N-カ
basic FGF受
神 経 系 の細 胞 間 接 着 分 子 は,N-CAM,L1,N-カ
ド
受 容 体 型)チ
の 活 性 化 が 必 要 で あ る こ とが
ドヘ リ ン,L1)→
容体 の活性 化→ チ ロシ ンキ ナ ーゼ の活性
化 →PLCγ
の活 性 化 → ジ ア シ ル グ リセ ロ ー ル(DG)生
ヘ リン な ど,数 多 くの 分 子 が 見 い だ さ れ て い る 。 これ
成 →DGリ
ら の 多 くは神 経 突 起 の 成 長 促 進 活 性 を もつ こ とが 証 明
受 性Ca2+チ
さ れ て い る。 突 起 が 成 長 し続 け る た め に は,接
流 入 → カ ル モ デ ュ リ ン キ ナ ー ゼIIの 活 性 化 → 蛋 白 質 リ
が 成 長 円 錐 に 存 在 す る 受 容 体 に 作 用 し て,情
着分 子
報伝 達 機
構 を 駆 動 す る は ず で あ る。 現 在 ま で に多 くの 情 報 伝 達
パ ー ゼ活 性 化 → ア ラ キ ドン酸 の生 成 → 電 位 感
ャネ ル の 活 性 化(N/L型)→Ca2+の
細胞 内
ン酸 化 → 突 起 成 長58)(図4)。
た だ し,こ
の 経 路 の 根 拠 の多 くが,阻
害 剤 の効 果 に
系 が 接 着 分 子 の 作 用 機 序 に関 連 す る こ とが 示 さ れ て い
基 づ く薬 理 学 的 実 験 の み か ら得 られ て い る た め,そ
る が,最
ぞ れ の ス テ ッ プ に 関 す る分 子 レ ベ ル で の検 討 は十 分 で
も精 力 的 に ア プ ロ ー チ して い るWalshら
のグ
ル ー プ の結 果 を 紹 介 す る 。
彼 ら はN-CAM,L1,N-カ
はな い 。 た と え ば,接
ドヘ リン のcDNA全
長
い な い3T3細
れ
着 分 子 を トラ ン ス フ ェ ク トし て
胞 に お い て も,高K+刺
激 に よ る脱 分 極
を3T3細
胞 に トラ ン ス フ ェ ク トし,こ の上 に神 経 細 胞
刺 激 の み で 接 着 分 子 を 発 現 させ た も の と 同 程 度 の 神 経
(PC12細
胞,海
突 起 伸 長 作 用 が 得 られ る な ど,理 解 し が た い 結 果 も あ
馬 神 経 細 胞,小
脳 神 経 細 胞 な ど)を 培
1107
30
蛋 白質 核 酸 酵 素 Vol.40 No.9(1995)
が 突 起 成 長 を促 進 す る 因 子 に
関 す る も の で あ っ た。 し か し
軸 索 の経路 選択 が成長 円錐 の
直 進 運 動 の み で起 こる とい う
こ と は 考 え に くい 。 成 長 円 錐
は 経 路 に不 適 当 な 因 子 が あ れ
ば,後
退 した り方 向転 換 を す
る 必 要 が あ る。 こ の よ う な 現
象 が 存 在 し,そ れ を ひ き起 こ
す因子 が存 在 す る ことを最初
に 証 明 し た の は,Raperで
あ
っ た 。 彼 ら は異 な る種 類 の 神
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経 細 胞 に 由 来 す る突 起 の 成 長
円 錐 が 出 会 う と き の挙 動 を ビ
デ オ で 解 析 し た。 そ の 結 果,
網膜 神 経節細 胞 の成長 円錐 と
後 根神 経節 細胞 の成長 円錐が
接 触 す る と,成 長 円錐 の 退 縮
(growth
cone collapse)と
い
う著 明 な 形 態 変 化 が 生 じ,成
長 円 錐 の 運 動 性 が 失 わ れ て,
突 起が 後退 す る現 象が観 察 さ
図5成
長 円 錐 の 微 分 干 渉 顕 微 鏡 像53）
正 常 の 成 長 円 錐(a)に
が,百
脳 由 来 の粗 退 縮 活 性 画 分 を加 え る と成 長 円 錐 の 退 縮(b)が
日咳 毒 素 で前 処 理 す る と退 縮 活 性 を 加 えて も,退
成 長 円 錐 を退 縮 させ る(d)。
縮 は 生 じ な い(c)。
生 ずる
マ ス トパ ラ ン は
バ ー は10μm。
れ た62)。最 初,こ
末 梢 神 経 と中 枢 神 経 の 間 に 特
異 的 な標識 分子 が あ るため と
られたが
、現在
る59)。またCa/CaM一
キ ナ ー ゼⅡ の 基 質 とな る成 長 円 錐
の 蛋 白質 は あ ま り研 究 さ れ て お らず,突
の 現 象 は,
ではもっ考え
と複 雑 な機 序 で 生 ず る と考 え られ て い る 。
起 成長 への情
成 長 円 錐 の 退 縮 は どの よ う な 細 胞 内 機 序 で 生 ず るか
報 伝 達 系 は ま っ た くわ か っ て い な い 。 ア ラ キ ドン酸 も,
はわ か っ て い な い。 現 象 と し て は,成 長 円 錐 の 体 部 が
こ の よ う な実 験 の み で は 確 実 に作 用 して い る の か ど う
縮 小 し,糸 状 足 の 数 が 減 少 す る こ とが 定 義 と な る。
か,不
Raperら
明 で あ る60)。彼 ら も,イ ン テ グ リンを介 す る系 で
は こ の と き,F-ア
ク チ ンの 含 量 が 著 し く減 少
は チ ロ シ ンキ ナ ー ゼ の 活 性 化 が 必 須 で は な いな ど,個 々
す る こ とを 明 らか に して い る63)。成 長 を抑 制 す る情 報 を
の刺 激 に よ り こ の 経 路 に 当 て は ま ら な い 成 長 円 錐 の情
受 容 す る と,最 終 的 に は 糸 状 足 お よ びlamellipodiaの
報 伝 達 系 が あ る こ とを認 め て い る61)。しか しな が ら,成
F-ア ク チ ンが 脱 重 合 して,成
長 円錐 に おいて ひ とつの情報 伝達 経路 の モデ ルが提唱
糸 状 足 の 退 縮 が 起 こ る の で あ ろ う が,ど
さ れ た意 義 は大 き く,こ れ か ら成 長 円 錐 の 情 報 伝 達 系
チ ン 調 節 蛋 白 質 が 関 与 し て い る か は不 明 で あ る。 微 小
の研 究 に お い て,こ
管 に お い て は 新 し く重 合 した 微 小 管 の マ ー カ ー で あ る,
の仮 説 を さ ら に一 つ 一 つ 詳 細 に検
討 す る 必 要 が あ ろ う。
長 円 錐 の 表 面 積 の減 少 と
の ようなア ク
末 端 の チ ロ シ ン化 が 正 常 な 成 長 円錐 で 顕 著 な の に,退
縮 した もの で は チ ュ ー ブ リ ン の チ ロ シ ン 化 が 認 め られ
,？.成
長円錐機能の抑制因子とその情報伝達
な い63)。
筆 者 ら は,成
成長 円錐 の情報 伝達機 構 に関 す る研 究 は,ほ とん ど
1108
(Goま た はGi)の
長 円 錐 を 百 日 咳 毒 素 感 受 性G蛋
白質
活 性 化 因 子 で あ るマ ス トパ ラ ンで 刺
成長円錐の情報伝達系
激 す る と成 長 円 錐 の退 縮 が 著 明 に 生 ず る こ とを示 した53)
ホ モ ロ グ は,す
(図5)。
ウバ エ に は膜 貫 通 部 位 を も た な い ホ モ ロ グ も存 在 し て
こ の こ とか ら,成 長 円 錐 に は,こ れ ら のG蛋
べて可 溶性 蛋 白質で あ る。 シ ョウジ ョ
白質 を介 す る 内 因 性 の 退 縮 機 構 が 存 在 す る こ とが 示 さ
お り,semaphorinⅡ
と命 名 さ れ た 。semaphorinは
突
れ た 。 一 方,百
起 の成 長 を抑 制 的 に制 御 す る と 思 わ れ,collapsin同
様
日咳 毒 素 そ れ 自 体 は成 長 円 錐 機 能 に対
して 抑 制 的 で は な い の で,成
長 円 錐 の 退 縮(突
の 抑 制 因 子 に 対 す る反 応)は
前 進(突
起成長
れ と は別 個 の,独
の 役 割 が 推 定 さ れ て い る67)。
起 成 長 の促 進 因
子 に対 す る反 応)の 逆 経 路 を単 純 に た ど るの で な く,こ
2.ミ
自 の 情 報 伝 達 経 路 を 介 して 生 ず る と
考 え ら れ る。
エ リン蛋 白質 の神 経成 長 阻 害作用
髄 鞘 の 機 能 は軸 索 を絶 縁 し て 跳 躍 伝 導 に よ る出 力 の
高 速 化 を達 成 す る こ と に あ る。 しか し,高 等 動 物 の 中
成 長 円 錐 の 機 能 抑 制 に 関 与 す る 分 子 の う ち,興
味深
い もの を 以 下 に あ げ て お く64)。
枢 神 経 系 の神 経 突 起 再 生 の 困 難 さ の 原 因 の ひ とつ を 中
枢 ミエ リ ン に 求 め る考 え 方 が 有 力 とな っ て い る 。 中 枢
神 経 は突 起 再 生 が き わ め て 困 難 で あ るが,末
1.collapsin/semaphorin
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31
Raperら
は 可 能 で あ る 。 中枢 性 ミエ リ ン と末 梢 性 ミエ リ ン は分
は成 長 円 錐 の 退 縮 活 性 を定 量 化 す る た め,
以 下 のcollaspe
assayを
行 な っ た 。 ニ ワ ト リ脳 か ら粗
膜 画 分 を調 製 し て こ れ をCHAPSで
可 溶 化 成 分 をDRGニ
梢神 経 で
抽 出 し,透 析 後 の
ュー ロ ン の培 養 液 に加 えて,何%
子 構 成 が 異 な っ て お り,突 起 再 生 に お け る中 枢 と末 梢
の 差 異 を ミエ リ ンの 性 質 の 違 い に求 め る 考 え方 が あ る 。
こ の考 え を 押 し進 め,成
長 円 錐 に 対 す る抑 制 因 子 の 観
点 か ら研 究 を推 進 し て い る の はSchwabの
グル ー プで
の成 長 円 錐 退 縮 が 起 こ るか を 測 定 した65)。この ア ッセ イ
あ る。in vitroで はオ リゴ デ ン ドロ サ イ トは常 に成 長 円
で 有 意 の 成 長 円 錐 退 縮 活 性 が 認 め られ た た め,数
錐 に対 し てnon-permissiveと
の精 製 過 程 を経 て,こ
の 活 性 成 分 の1つ
た。 そ の 部 分 ペ プ チ ド構 造 か らcDNAク
行 な い,分
子 量100Kの
段階
を部 分 精 製 し
中 枢 ミエ リ ン は成 長 円 錐 機 能 の 抑 制 分 子 を含 ん で い る
ロー ニ ン グ を
とす る研 究 が 数 多 い 。
新 規 蛋 白質 の構 造 を決 定 し
た66)。この 蛋 白質 はcollapsinと
命 名 され た が膜 結 合 部
位 が な く,可 溶 性 蛋 白 質 と考 え られ たの で,COS細
に発 現 させ て培 養 上 清 をDRGニ
10pMのcollapsinで
い うわ けで は な い69)が,
胞
ュー ロ ン に投 与 す る と,
も強 い 成 長 円 錐 退 縮 活 性 を 示 し
A.NI-35
NI-35はSchwabら
に よ り見 い だ され た分 子 量35K
の成 長 円 錐 抑 制 因 子 で あ る 。 分 子 構 造 な ど の詳 細 は不
明 で あ る が,CNSミ
エ リ ンの微 量 成 分 と考 え られ る70)。
彼 ら は上 頸 神 経 節 細 胞 の 突 起 成 長 が オ リゴ デ ン ドロ サ
た 。 この 蛋 白 質 は 必 ず し も粗 活 性 の性 質 す べ て を再 現
イ トお よびCNSミ
で き る わ け で は な い 。 た と え ば,粗
の 効 果 は末 梢 ミエ リ ン に は な い こ と,な
活性 は網膜神 経細
胞 の 成 長 円 錐 の 退 縮 をひ き起 こ す が,collapsinは
活 性 が 非 常 に 弱 い(最 近,collapsinと
い,collapsin-2が
この
ホモ ロ ジーの高
ク ロ ー ニ ン グ され た が,網
膜 の成長
collapsinは 比 較 的 広 い 範 囲 に 存 在 して,発
達の際の
ど を見 い だ し
た 。 次 い で 中 枢 ミ エ リ ン蛋 白質 を 電 気 泳 動 して,各
ン ドを ゲ ル か ら溶 出 さ せ,リ
バ
ボ ソ ー ム に 再 構 成 して 突
起 成 長 抑 制 能 を ア ッセ イ し た 。 そ の 結 果,35Kと250
K蛋
円錐 に対 す る作 用 は明 らか で な い)。
エ リン に よ っ て 抑 制 され る こ と,こ
白 質 に 活 性 が 存 在 し て,そ
れ ぞれNI-35,NI-250
と命 名 した70)。ビ デ オ 下 で の 観 察 で は,オ
リゴデ ン ドロ
発 現 変 化 は少 な い66,67)。こ の 蛋 白 質 は ヒ ト,マ ウス な ど
サ イ ト と成 長 円 錐 の 糸 状 足 が 接 触 す る と,成 長 円 錐 の
に もホ モ ロ グ が 存 在 す る。 既 知 の 蛋 白 質 と し て は,バ
退 縮,停
ツ タ のfasciclin(シ
生 じ,こ れ ら の 反 応 はNI-35に
ョ ウ ジ ョ ウ バ エ のsemaphorin Ⅰ)
止,後
退 な ど の種 々 の 成 長 円 錐 機 能 の抑 制 が
対 す る抗 体IN-1で
阻
と ホ モ ロ ジ ー が 高 か っ た。fasciclin Ⅳ は,直 進 して成
害 され る71)。脊 髄 の 切 断 後 にIN-1を
長 す る バ ッ タ の 運 動 神 経 の 軸 索 が 突 然 大 き く方 向 性 を
わ ず か の距 離 だ が 突 起 再 生 が 生 ず る(無 投 与 群 で は ほ
投 与 す る と,ご
変 え る部 位 の上 皮 細 胞 に特 異 的 に発 現 され る抗 原 で,免
と ん ど突 起 は再 生 し な い)72)。 これ ら の デ ー タか ら,中
疫 グ ロ ブ リン ス ー パ ー フ ァ ミ リー に属 す る接 着 分 子 の
枢 神 経 系 の髄 鞘 に お け る突 起 再 生 抑 制 因 子 が こ のNI-
と考 え ら れ る68)。fasciclinはcollapsinと
膜 貫 通 部 位 を有 す るが,脊
異 な り,
一種
椎 動 物 の 既 知 のsemaphorin
く
35で あ ろ う と推 測 して い る 。
筆 者 ら は ミエ リ ン を オ ク チ ル グ ル コ シ ドで 可 溶 化 し
1109
Database Center for Life Science Online Service
32
蛋白質 核酸 酵素
図6中
(A)可
Vol.40 No.9(1995)
枢 ミエ リン由来 の成 長 抑 制 因 子 の作 用機 序
溶化 した 中枢 ミエ リン の成 長 円 錐 退 縮 活 性 。
(B)Nl-35の
成 長 円 錐 退 縮 活 性 。(A),(B)と
(C)Nl-35の
推 定 さ れ る 作 用 機 序 。 斜 線 はNl-35,Rは
した(本
も に百 日咳 毒 素(PTX)で
阻 害 され る。
そ の 特 異 的 受 容 体 を指 す。 細 胞 内Ca2+の
た画 分 が成 長 円 錐 退 縮 活 性 を有 す る ことを見 い だ した54)。
この 作 用 は百 日咳 毒 素(pertussis
toxin;PTX)感
性 で あ り,そ の 前 投 与 で 阻 害 され る 。 またNI-35を
た もの も,PTX感
く,細 胞 内Ca2+貯
蔵 部 位 か ら の放 出,特
改変
2つ の デ ー タ は ど の よ う につ な が る の で あ ろ うか?
出 に よ る可 能 性 を薬 理 学 的 に 示 した73)。この
筆 者 は 図6に
Schwabら
示 す よ う な 作 業 仮 説 を 考 え て い る。
の 結 果 か ら,NI-35がCa2+誘
出 を介 す る と して,引
制 因 子 はNI-35の
因 す る ので あ ろ うか?少
み で はな い の で,PTX感
受 性 のG蛋
受 性 の唯 一
な く と もNI-35はPTX感
依 存 性 のCa2+チ
白 質 を介 し て 作 用 して い る可 能 性 が 考 え ら
れ る53)(図6)。
れ て い る の で,最
き金 とな るCa2+放
はNI-35が
成 長 円 錐 の退 縮 の 前 に
度 を 上 昇 させ る こ と,こ のCa2+濃
昇 は,電 位 感 受 性 チ ャ ネ ル を 通 じて のCa2+流
度上
入 で はな
C(PLC)の
PTX感
発 性Ca2+放
出 は ど こ に起
な く と も細 胞 外Ca2+が
も可 能 性 が 高 い の はIP3に
よ るCa2+
産 生 はホ ス ホ リパ ー ゼ
活 性 化 が 必 要 で あ る。 こ のPLC活
受 性G蛋
電位
ャ ネ ル を通 って 流 入 す る こ と は否 定 さ
遊 離 で あ る74)。 この場 合,IP,の
,Schwabら
細 胞 内Ca2+濃
発
性Ca2+放
受 性 の 成 長 円 錐 退 縮 をひ き起 こした。
の 因 子 とは い え な い が,少
にCa2+誘
電
後 述 の よ う に オ ク チ ル グ ル コ シ ド可 溶 性 の突 起 成 長 抑
1110
献74を
受
気 泳 動 後 の ゲ ル か ら切 り出 して リ ボ ソー ム に 再 構 成 し
一方
移 動 機 序 に関 して は,文
文 参照)。
性化 に
白 質 が 関 与 して い る ので はな い か と考
え て い る 。 ま たNI-35に
関 して 特 異 受 容 体 が 存 在 す る
33
成長円錐の情報伝達系
は ず で,こ
れ がG蛋
白 質 と共 役 す る こ とで この よ う な
作 用 機 序 が 考 え ら れ る。
B.MAG(myelin-associated
glyco-
protein)
分 子 量 約100Kの
糖 蛋 白質 で,免
疫 グ ロブ
リ ン ス ー パ ー フ ァ ミ リー に 属 す る。 中 枢 神 経 系 の ミエ
リ ン に 特 異 的 で,オ
リ ゴ デ ン ド ログ リ ア が 軸 索 に 髄 鞘
見 られ た 。 この 蛋 白質(ま
た は後 半 部 由 来 の膜)をPI-PLC(phosphatidylinositol
phospholipase
MAGは
C)処 理 す る と成 長 円錐 に対 す る抑 制 的
な 効 果 は 失 わ れ る ので,GPI-ア
ン カ ー 蛋 白 質 と考 え ら
れ る80)。
この ような抑 制 因 子 の存 在 は,nasa1側
か らtemporal
を 形 成 す る際 に 重 要 な機 能 を果 た す と思 わ れ て い た が,
側 へ 勾 配 をな して高 濃 度 に分 布 す るこ とが 示 唆 され た81)。
ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス で の 髄 鞘 の構 造 変 化 は認 め られ な
膜 画 分 の 懸 濁 液 を シ リコ ンマ ト リ ッ ク ス に 吸 着 さ せ て
い とい う75)。しか し,こ の 分 子 が成 熟 神 経 細 胞 の突 起 再
み る と,網 膜 成 長 円 錐 に対 し て 阻 害 的 な 作 用 を受 け る
生 を 阻 害 す る活 性 を 有 す る こ とが わ か り,注 目 を集 め
成 長 円 錐 の 数 は,距 離 に対 し て きわ め て 急 勾 配 を 形 成
て い る76,77)。
す る こ とが わ か っ た 。 こ れ に対 し て 抑 制 性 反 応 を 受 け
可 溶 化 し た ミエ リ ン をDEAE-セ
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っ た 。 こ の 蛋 白 質 を リ ボ ソー ム に入 れ て 培 養 す る と成
長 円 錐 の 回避(avoidance)が
か け,各
画 分 をNG108-15細
フ ァロ ー ス カ ラム に
胞 の培 地 に 加 え て24時
間 後 の 突 起 伸 長 を測 定 す る ア ッセ イで,DEAE分
は2つ
の 活 性 ピ ー ク が 認 め られ,そ の1つ
はMAGで
あ っ た77)(も う1つ は性 質 は不 明 だ が,NI-35の
が あ る)。 第1ピ
失 し,ま
MAG抗
ー ク の活 性 は抗MAG抗
画で
可 能性
体 で 完 全 に消
た 可 溶 化 画 分 自体 の 突 起 成 長 抑 制 活 性 も抗
体 で対 照 の63%に
またMAGを
低 下 し た77)。
強 制 発 現 したCOS細
な い 成 長 円 錐 の比 率 は,距 離 に 対 して 緩 や か に推 移 す
る。
同様 に,ラ
丘(rostral
ッ トのtemporal
superior
上 丘(caudal
retinal axonは
colliculus)に
吻側 上
投 射 を送 り,尾 側
superior colliculus)に は 投 射 し な い 。 こ
れ も異 常 な 分 枝 に対 す る 抑 制 因 子 が 存 在 す る こ とが 示
さ れ た82)。 この 因 子 もGPI-ア
ンカ ー 型 膜 蛋 白 質 で,成
長 円 錐 の 阻 害 で は な く軸 索 分 枝 の抑 制 を行 な っ て い る
胞 は,新 生 ラ ッ ト
よう であ る。
小 脳 ニ ュ ー ロ ン や 成 体 ラ ッ トの 後 根 神 経 節 細 胞 の突 起
形 成 を抑 制 し,こ
の 効 果 も抗MAG抗
体 で 阻 害 され た
と い う76)。
4.体
節 に関与 する成 長抑 制因 子
脊 髄 由 来 の 末 梢 神 経 の 成 長 は,ニ
ュ ー ロ ン と体 節 の
相 互 作 用 に よ っ て決 ま るが,sclerotomeの
3.視
を 運 動 神 経,知
蓋 での成 長 円錐 抑制 因子
網 膜 神 経 節 細 胞 か ら視 蓋(上
丘 に相 当)へ
の投 射 は
覚 神 経 の突 起,神
前半部 のみ
経 堤 が 移 動 して い く。
この 原 因 を 「成 長 円 錐 の抑 制 因 子 が後 半 部 に あ って,そ
正 確 に決 定 され て い る 。 このretinotectal projectionは
の 動 き を抑 制 す る た め に,そ
神 経 路 の 正 確 な 決 定 の モ デ ル と して研 究 が 進 ん で い る。
か ら突 起 が 出 て行 くと考 え る説 が 提 出 され た83)。現 在,
この 現 象 の 起 こ る機 構 が,古
こ れ に 関 与 して い る と推 測 さ れ る 因 子 が2つ
くか ら研 究 者 の 関 心 を集
め て お り,現 在 も新 しい 手 法 を用 い て盛 ん に研 究 され
て い る。 最 近,成
(1)PNA結
して い る こ と を強 く示 唆 す る デー タが 報 告 され て い る。
あ るが,1次
retina)は,
見いださ
れ て い る。
長 円 錐 の 抑 制 因 子 が この 現 象 に 関 与
側 頭 部 側 の 網 膜 神 経 節 細 胞(temporal
の 因 子 を 回 避 し て前 半 部
合性 因 子
分 子 量 は48Kと55Kで
構 造 は ま だ決 定 さ れ て い な い 。 後 節 か らレ
クチ ン結 合 性 とCHAPS可
溶 性 を指 標 に部 分 精 製 され,
視 蓋 の 前 半 部 に選 択 的 に 投 射 し,後 半 部 に は投 射 しな
DRGニ
い 。 鼻 側 の網 膜 神 経 節 細 胞 に は この性 質 はな い78)。視 蓋
これ ら に 対 す る抗 体 は後 節 の み に局 在 す る83)。
前 半 部 の 膜 と後 半 部 の 膜 を 並 べ て 網 膜 神 経 節 細 胞 を培
ュ ー ロ ンの 成 長 円 錐 を退 縮 させ る活 性 を有 す る 。
(2)T-カ
ドヘ リン(truncate
cadherin)Ranscht
養 す る と,軸 索 は前 半 部 の膜 のみ に分 布 した。Raperら
ら に よ り発 見 され た95Kの
と同様 の 方 法 で 可 溶 化 された 視 蓋 由 来 の膜 の成 分 で,成
ミ リー に 属 す る構 造 を有 す る が,膜
蛋 白 質 で,カ
ドヘ リ ン フ ァ
長 円 錐 の退 縮 が 強 く起 こ った79)。ここで視 蓋 の前 半 部 と
GPI-ア
後 半 部 の膜 蛋 白質 を2次 元 電 気 泳 動 で比 較 す る と33K
homophilic結
蛋 白 質 が 後 半 部 に よ り多 量 に 存 在 して い る こ とが わ か
容 体 は同 一 分 子)。 この分 子 は後 節 が 神 経 堤 細 胞 の 移 動
貫 通 部 位 が な く,
ン カ ー で膜 と結 合 す る と考 え られ る84)。接 着 は
合 に よ る と推 定 さ れ てい る(す な わち,受
1111
34
蛋 白質 核 酸 酵素 Vol.40 No.9(1995)
を 欠 くこ とか ら,後 節 に 強 く発 現 す る抑 制 性 の 因 子 を
加 え た 。 こ の 結 果,移
検 索 す る う ち に 見 い だ さ れ た。 こ の分 子 の 局 在 は神 経
の 比 率 が 著 増 し,fasciculation(突
堤 の移 動 と強 い 負 の相 関 関 係 にあ る85)。運 動 神 経 に関 し
中 で 融 合 し て絡 み 合 い,ま
て は,発 生 初 期(ニ
と)の
ワ ト リ胚 の ス テ ー ジ21∼24)に
一 様 に運 動 神 経 に 発 現 す る た め
,正
は
の誘 導 分 子 の 可 能
性 が あ る も の の,こ れ 以 後 は 減 少 し,し
だ い に運 動 神
植 片 培 養 で は 突 起 の あ る移 植 片
っ す ぐな 突 起 が 伸 び な い こ
な い 突 起 を もつ 移 植 片 の 比 率 も著 増 し た 。 ま た
小 脳 の小 型 神 経 細 胞 を培 養 し,janusinを
基 質 として 接
着 性 を 調 べ る と,こ の 神 経 細 胞 と は ほ と ん ど接 着 性 が
経 が 通 らな い 後 節 や 筋 細 胞 の 非 シ ナ プ ス 形 成 部 の 表 面
な く,一 方,F3を
な ど に局 在 す る よ うに な る86)。この こ とか ら,運 動 神 経
は 強 い 接 着 が み られ た93)。
の伸 長 を抑 制 す る可 能 性 が 考 えられ る。 運 動 神 経 や,知
起 ど う しが 先 端 や 途
トラ ン ス フ ェ ク トしたCOS細
この こ とか ら,小 脳 神 経 細 胞 に対 す るJ1-160/180の
覚 神 経 に対 す る 成 長 抑 制 が 直 接 示 さ れ た わ け で は な い
突 起 成 長 抑 制 作 用 はF3/F11に
が,こ
係 し て い る と考 え られ る 。 し か し,F3/F11はGPI-ア
の よ う な 機 能 を もつ 可 能 性 も期 待 さ れ る 。
胞 と
媒 介 され る接 着 能 に関
ンカ ー 蛋 白質 で,細 胞 質 内 ドメ イ ン を有 さ な いた め,そ
の 先 の 情 報 伝 達 経 路 は不 明 で あ る 。
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5.Thy-1
Thy-1分
子 もGPI-ア
ン カー で膜 と結 合 す る。 脳 で は
発 生 後 期 に な っ て 発 現 が 急 増 す る。 こ の こ とか ら,発
生 後 期 か ら の 突 起 伸 長 の 終 了 と こ の 分 子 の 関 連 性 を示
7.ニ
ワ ト リ胚 脳 由 来 のPTX感
筆 者 はcollapsinな
受性 抑 制因 子
ど を含 む粗 退 縮 活 性 が,PTXに
す 結 果 が 報 告 さ れ て い る87∼89)。
い ず れ の デー タ もThy-
よ っ て 強 く阻 害 され る こ とを 見 い だ した54)。この 主 成 分
1自 体 は突 起 成 長 に抑 制 的 に作 用 し,抗Thy-1抗
は,Mossら
突 起 成 長 を 促 進 す る 。 ま たPI-PLCで
体 は
膜 ア ンカーが失
わ れ る と成 長 抑 制 機 能 が 失 わ れ る。
に よ っ て 精 製 さ れ,collapsinと
分 子 量55KのGPI-ア
は異 な る
ン カ ー 蛋 白 質 で あ る こ とが 示 さ
れ て い る94)。
発 生 の 際 に ネ イ テ ィ ブ に存 在 す る神 経 成 長 の 抑 制 因
6.janusin(J1-160/180)
janusin分
子 が 成 長 円 錐 の 退 縮 させ る機 序 は,前
類 縁 物 質 で あ り90),J1/tenascinと
動 を 二 相 性 に 変 化 させ る(す
述 の よ うにあ ま
り解 明 さ れ て い な い 。 しか し,現 在 ま で に 見 い だ され
子 は 白質 由 来 で,細 胞 外 基 質Jl/tenascin
同 様 に成 長 円 錐 の挙
て い る 因 子 ま た は そ の 受 容 因 子 は,接 着 因 子 ま た は そ
な わ ち,突 起 成 長 に 抑 制
れ と ホ モ ロ ジ ー を 有 す る分 子 で あ り,細 胞 間 ま た は細
的 に作 用 す る場 合 と促 進 的 に作 用 す る場 合 が あ る)91）
。
胞-基 質 問 の 接 着 の モ デ ュ レ ー シ ョ ン に よ っ て 成 長 円 錐
この 分 子 が 血 清 ア ル ブ ミ ン と境 界 を接 して い る と き は,
の形 態 を変 化 さ せ る もの と考 え ら れ る。 ま た 同 一 の 分
DRGニ
子 が 成 長 円錐 に対 し て あ る と き は促 進 的 に,あ
る が,方
ュー ロ ン の成 長 円錐 は退 縮 せ ず,突
向 性 を変 化 させ てjanusinの
起 は成 長 す
あ る領 域 に は入 ら
な い(回 避 反 応)92)。 網 膜 神 経 節 細 胞 はjanusinの
ある
領 域 に接 す る と,成 長 そ の もの が 抑 制 され る。 成 長 円
錐 に対 す る反 発 反 応 はこの分 子 のEGF様
る とき
は抑 制 的 に作 用 す る現 象 が 見 られ る(た とえ ばJ1/tenascin)の で,そ
の 作 用 機 序 の 解 析 に は接 着 分 子 に関 し て
の 知 見 が 重 要 で あ る と思 わ れ る。
リピー ト3∼5,
型 フ ィブ ロ ネ ク チ ン と ホ モ ロ ジ ー の あ る リ ピー
Ⅲ ト4,
5に 存 在 す る。 小 脳 の 神 経 細 胞 にお け るjanusinの
分 子 はF3/F11と
結合
い う接 着 分 子(免 疫 グ ロ ブ リ ン ス ー
パ ー フ ァ ミ リー の一 員)と 考 え られ,こ
のtenascin様
お わ り に 新 しい テ ク ノ ロ ジ ー の応 用 か ら,新
多 くの 知 見 が 神 経 成 長 に関 し て 得 られ て い る。 成 長 円
錐 の 挙 動 に 関 す る研 究 が 盛 ん に な っ た 結 果,成
細 胞 外 基 質 蛋 白 質 が 神 経 成 長 に 抑 制 的 に作 用 す る際 の
を誘 引 す る物 質(netrin95,96)な
受 容 体 と考 え られ る93)。F3/F11はTAG-1/axonin
(collapsinな
に類 似 性 の 高 い 分 子 で,出
生 後 し ば ら く して ピ ー ク に
到 達 す る。
Schachnerら
ど)が 発 見 さ れ,大
の グ ル ー プ は小 脳 移 植 片 をJ1-160/180
抗 体 のFab'を
長 円錐
ど)や 退 縮 さ せ る 物 質
き な話 題 とな っ た。 し
か し,成 長 円 錐 自 身 の情 報 伝 達 に 関 し て は,さ
速 な 進 歩 が 感 じ られ な い 。 意 外 な こ と に,成
を基 質 と し て 培 養 し,こ れ にF3/F11に
1112
1
たな数
ほ ど急
長 円錐周
辺 で 神 経 の 突 起 成 長 が どの よ う な 機 序 で 生 ず るか,と
い っ た 基 本 的 な こ とが まだ 解 明 さ れ て い な い。 突 起 の
成長円錐の情報伝達系
再 生 な ど,応 用 範 囲 も広 い こ の 分 野 で は 多 数 の ブ レ イ
ク ス ル ー が 必 要 で あ ろ う。 近 い将 来 に 筆 者 が 成 長 円 錐
の 総 説 を書 く際 に は,細 胞 骨 格 やCa2+の
問 題 な ど,本
稿 で 取 り上 げ られ な か っ た 部 分 も包 括 し て,さ
ら に全
体 像 に 迫 りた い と思 っ て い る。
な お本 稿 で 割 愛 せ ざ る を え な か っ た い くつ か の 点 に
関 して は,筆 者 の別 の総 説 を参 照 して い た だ きた い97)。
文
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