研究所報2004

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神経機能におけるNotch/RBP-J シグナルの役割の解析村木一枝・谷垣健二

1．はじめに

　Notch シグナルは神経発生において神経分化のタイミングを調節するという重要な役割を果たしている。Notch シグナルに異常が起こると神経発生自体が多大な影響を受け胎生致死となるため¹⁾、現在に至るまで成体生体内におけるNotchシグナルの神経機能に与える影響はほとんど解析されていない。Drosophila を用いた解析においては温度感受性 Notch 変異体が存在するため、Notch シグナルが軸索の伸展²⁾や、抹消感覚器の感受性という末梢神経の機能に影響を与えること³⁾、成体で神経特異的にNotch の機能を不活化すると行動異常が出ること⁴⁾が報告されている。哺乳動物においてもin vitro の実験ではNotch シグナルが神経細胞の樹状突起の形態に影響を与えうることが報告されており^5),6)、樹状突起の形態が神経細胞が行う情報処理過程に大きな影響を与えうることを考え合わせると、生体内においてNotchシグナルが哺乳動物の神経細胞の機能を調節することが期待される。　実際、Notch シグナルの主要な伝達因子である転写因子RBP-J knockout mice のヘテロ即ちRBP-J の発現が減少した状態においては中枢神経発生の異常は認められないが、海馬依存的な記憶に障害が出ることが報告されている⁷⁾。

2．研究の目的と方法

Notch シグナルが神経機能にはたす役割を明らかにするため、成熟神経細胞特異的にNotch シグナルを伝える主要な転写因子であるRBP-J を欠損させ、Notch/RBP-J シグナルの神経特異的欠損が生体内で神経機能に与える影響を行動学的、解剖学的解析によって明らかにし、その分子機構を解明することを目的とする。具体的にはRBP-Jの conditional knockout miceを用いることで、特定の発生時期に特定の臓器でRBP-J を欠損させることを可能とし（図）、成熟神経細胞特異的にCreを発現したtransgenic mice とかけあわせ行動学的解析を行う。次に認められた行動異常から機能異常がおこる中枢神経部位の候補を推定し、候補部位においてのみRBP-Jを欠損させ行動異常がでるかを検討する。手法としてはin vivo electroporation法及びレンチウイルスやアデノウイルスによる遺伝子導入法を用いてCreの様々な分化段階の神経細胞への脳局所的導入を行いRBP-Jの欠損を誘導し、RBP-J の欠損が行動・神経細胞の形態性に与える影響を検討する。

3．まとめ

　Notch シグナルの異常によるAlagille 症候群は精神遅滞をきたすことが、同じくRBP-J を介した遺伝子の発現抑制に重要な役割を果たしているMecp2の異常であるRett症候群も精神遅滞をきたすことが知られている。本研究はNotch/RBP-J シグナルが中枢神経系で行われている情報処理過程に及ぼす影響を解明するだけでなくこれらの疾患の発症機序の解明及びその治療の開発に貢献しうると考えられる。

参考文献

1） Oka, C. et al. Disruption of the mouse RBP-J kappa gene results in early embryonic death. Development 121, 3291-301. (1995).
2） Hassan, B. A. et al. atonal regulates neurite arborization but does not act as a proneural gene in the Drosophila brain. Neuron 25, 549-61. (2000).
3） Barolo, S. et al. A notch-independent activity of suppressor of hairless is required for normal mechanoreceptor physiology. Cell 103, 957-69. (2000).
4） Ge, X. et al. Notch signaling in Drosophila long-term memory formation. Proc Natl Acad Sci U S A 101, 10172-6. Epub 2004 Jun 25. (2004).
5） Sestan, N., Artavanis-Tsakonas, S. & Rakic, P. Contact-dependent inhibition of cortical neurite growth mediated by notch signaling. Science 286, 741-6. (1999).
6） Redmond, L., Oh, S. R., Hicks, C., Weinmaster, G. & Ghosh, A. Nuclear Notch1 signaling and the regulation of dendritic development. Nat Neurosci 3, 30-40. (2000).
7） Costa, R. M., Honjo, T. & Silva, A. J. Learning and memory deficits in Notch mutant mice. Curr Biol 13, 1348-54. (2003).