University of California (UC), San Diegoの生物学者グループが未知の細胞メカニズムを発見した。このメカニズムにより、人間や動物はその発育過程で神経細胞の質を自動的にチェックし、適正に働くよう監視しているという。研究グループは、2013年9月4日付「Neuron」掲載の研究論文で、線虫Caenorhabditis elegansを使った研究により、ニューロンの「品質検査」システムを発見したと報告している。
このシステムは2つのタンパク質を使い、欠損ニューロンからの信号を抑制し、そのニューロンを修復するか破壊するかの目印を付けるというもの。UC San DiegoのDivision of Biological Sciencesで神経生物学教授、同大学のSchool of Medicineで細胞分子医学教授を務めるDr. Yishi Jinに率いられる研究チームの筆頭著者、Dr. Zhiping Wangは、「私たちの体が見たり、話したり、歩いたりするためには体内の神経細胞がそれぞれ適切な組み合わせの細胞に情報伝達しなければならない。
この情報伝達は軸索と呼ばれるニューロンから放出される長い繊維によって媒介される。この軸索が一つの細胞から次の細胞に電気信号や化学信号を送っていく。ちょうど、コンピュータ同士を結ぶローカル・ワイヤード・ネットワークのケーブルのような役割を果たしている。発育途中のニューロンでは軸索の対象の細胞への移動は特定信号の組み合わせによって導かれる。この信号は軸索誘導受容体と呼ばれる『小型受信機』タンパクによって検知され、『進め』、『止まれ』、『左に曲がれ』、『右に曲がれ』というように翻訳される。このように、軸索が誘導信号の翻訳をする上で、『小型受信機』タンパクの質が非常に重要になる」と述べている。
Howard Hughes Medical Instituteの研究員も務めるDr. Jinは、「欠損タンパク生成物や、高温というような環境ストレスでも細胞の健康や発育が損なわれることがある。医師が妊娠女性に対してサウナや熱風呂を避けるようアドバイスするのはそういう理由かも知れない」と述べている。研究チームは、線虫の品質検査システムを突き止めたが、同様なシステムがヒトを含めた他の動物にも存在すると考えられる。このシステムはEBAX-1と呼ばれるタンパク質を持ったタンパク質浄化装置と、熱ショック・タンパク質90 (Hsp90) と呼ばれるタンパク質集合ヘルパーというよく知られた物質から成り立っている。神経生物学と発生生物学の教授を務め、研究の指導を手伝ったDr. Andrew Chisholmは、「生成過程でHsp90が誘導受容体の組み立てを促す働きをする。EBAXを含んだタンパク質浄化装置は修復不可能な生成物の破壊を担当し、そういう不具合な生成物が増えることにより機能受容体の活動が妨げられることがないようにしている。EBAX-1タンパク質は欠損発見装置の役割を果たし、Hsp90のコネクターの役目も持っている。欠損のある生成物を捕捉し、修復するか破壊するかという判断にかけるのだ」と述べている。
「進行性脊柱側弯を伴う水平注視麻痺症候群」と呼ばれるヒトの神経発達障害は、タンパク質誘導受容体の1タイプの生成の失敗に関連づけられている。同研究チームは、欠損のあるヒト・タンパクがEBAXタンパクと相互作用することを発見した。論文著者は、EBAX-1タンパクの挙動を研究することで将来的に人間の疾患の治療法や医薬を開発する手がかりが得られるのではないかと期待している。この発見に関わった研究者は、他にもUC Santa CruzのDr. Jinの元教え子、Dr. Yanli Hou、UC San DiegoのSchool of Medicineで薬学教授を務めるDr. Jack Dixon研究室の博士号研究員Dr. Xing Guo、オランダのUniversity of UtrechtのDr. Monique van der VoetとDr. Mike Boxemが名前を連ねている。画像は、軸索と呼ばれるニューロンから伸びる長い繊維を示している。この軸索は、研究の対象になった線虫の機械感覚性ニューロンの細い線として見える。(写真提供: Dr. Zhiping Wang, UC San Diego)。
■原著へのリンクは英語版をご覧ください: Study Reveals How Signals from Defective Neurons Are Squelched by Quality Control System
