見学美根子 物質－細胞統合システム拠点（iCeMS＝アイセムス）教授らは、脳神経回路を形成する過程で急速に発達する神経細胞の隅々までエネルギーが供給されるメカニズムを明らかにしました。
本研究成果は、米国東部時間4月7日午後5時（日本時間8日午前6時）に米国の科学雑誌「The Journal of Neuroscience」に公開されました。
研究者からのコメント
本研究により、复雑な形态をもつ脳神経细胞がエネルギー供给系を组み合せて础罢笔（アデノシン３リン酸）レベルを维持するメカニズムが明らかになりました。また细胞内の急激な础罢笔枯渇を防ぐため、础罢笔消费を抑制する负のフィードバック制御により细胞机能を维持する机构の存在が示唆されました。今后は酸欠や虚血で础罢笔不足に陥った神経细胞が、どのような补完机构を作动させるかを明らかにし、治疗法への开発に繋げていきたいと考えています。
概要
细胞は、糖を分解する过程で作られる础罢笔（アデノシン３リン酸）というエネルギー分子を用いてさまざまな代谢反応を推进します。神経细胞は复雑に分岐した突起を连结して神経回路を形成し、その活动に多くの础罢笔を消费しますが、神経细胞の树状に展开する突起全长に础罢笔が供给されるメカニズムは十分に明らかになっておらず、特に脳発达の过程で急激に容积と复雑性が拡大する神経细胞全体に础罢笔が供给される机构については全く明らかでありませんでした。
そこで本研究グループは、小脳プルキンエ细胞という大型のニューロンの発生过程において、ミトコンドリアが突起内に运搬され、础罢笔を现地生产することが、突起の成长に不可欠であることを証明しました。また突起内での础罢笔レベルの维持にはミトコンドリアの酸素呼吸とクレアチンシャトルの连动が必要で、解糖系の寄与は小さいことを明らかにしました。さらに、発达中の神経细胞突起では主に细胞运动を制御するアクチン代谢が础罢笔を消费し、础罢笔枯渇条件ではアクチン代谢が减速して突起成长が抑えられることを証明しました。
本研究成果は神経细胞のエネルギー戦略の一端を明らかにしたもので、虚血による神経细胞のダメージやミトコンドリア変性を伴う神経変性疾患の病态解明や治疗法の开発につながる可能性があります。
図：成长する神経突起では、近くまで运ばれたミトコンドリアが生产した础罢笔エネルギーをクレアチンシャトルという机构でさらに末端まで运ぶ。この础罢笔はコフィリン分子を制御して细胞骨格アクチンが突起を成长させる力に変换される。础罢笔が不足するとアクチン代谢が止まり、突起の成长で础罢笔を消费させないようにする。
详しい研究内容について
书誌情报
[DOI]
摆碍鲍搁贰狈础滨アクセス鲍搁尝闭
Kansai Fukumitsu, Kazuto Fujishima, Azumi Yoshimura, You Kure Wu, John Heuser, and Mineko Kengaku
"Synergistic Action of Dendritic Mitochondria and Creatine Kinase Maintains ATP Homeostasis and Actin Dynamics in Growing Neuronal Dendrites"
The Journal of Neuroscience, 35(14) pp. 5707–5723, 8 April 2015
