神経のコードを整理する脂質の発見

 パソコンやテレビ・ビデオの裏側、机の足元が電線や接続コードでぐちゃぐちゃな人は多いと思います。巻いたり束ねたりすると火事の原因になるからといって長く伸ばしたまま配線を繰り返し、電気製品の裏側に二度と触れたくない魔界を構築してしまうことは、どんなに整理整頓が好きな人でもやってしまうことです(自己弁護)。

 そうは言っても普通の家庭であれば絡み合っている機器は10台、あるいは20台といったレベルなのではないでしょうか? 一方で、私たちの全身には神経細胞という膨大な量の配線があり、足の指先から頭のてっぺんまでが脳との情報交換をしています。こんな複雑な配線がもしあなたの家のテレビの裏面のようにこんがらがっていたらどうなるでしょうか。そのうち入力と出力を間違えてつないだり、つないだつもりでもコードの反対側は何にもつながっていなかった、ということになるはずです。神経回路が伝えている情報は痛みなどの皮膚の感覚の他に自分自身は感じていませんが関節の動き情報や手足の位置の情報も伝えています。このような重要な回路が混線しては生命は維持できません。
 
 理化学研究所の研究チームは東北大学、東京大学と共同で、さまざまな機能の異なる配線=異なる種類の感覚を伝える神経細胞を分別して正しく接続する役目を担っている新たな脂質を発見しました。脳脊髄の神経回路が作られる段階ではさまざまな異なる役目を担う神経細胞回路は同じ経路を通って脊髄へ到達しますが、脊髄に入った直後に適切に分別されて混線することなくそれぞれの目的地へ誘導されます。その役目を担っている脂質「リゾホスファチジルグルコシド」の存在が明らかになったのです。

 神経細胞にはリゾホスファチジルグルコシドを感知するタンパク質があり、脊髄内の要所要所にあるリゾホスファチジルグルコシドに出会うと、痛覚の神経細胞は反発する行動をとって進路を変えます。下の写真は理化学研究所のプレスリリースからですが、中央に見えるひも状のものが痛覚神経の突起です。画面の左上にリゾホスファチジルグルコシドを滴下すると神経細胞はそれを嫌うように右側にそれていきます。このようなしくみが脳内にあることによって、本来は行ってはいない領域に痛覚神経が侵入せず適切な方向に配線されるようになっているのです。

リゾホスファチジルグルコシド

 脂質が神経回路の構築を制御するというのはこれまで知られていなかった新しい概念ですので、事故などで損傷した神経回路の修復医療などに応用できるかもしれません。また、これまではこのような体内の細胞制御は受容体タンパク質や酵素などが大きな役目を担っていると思われていましたが、触媒作用もなく、受容体でもない単なる脂質が重要な役目を担っていることがあることがわかったため、今後の生命科学研究においても同様のアプローチによって新たな生命の神秘が解明されるかもしれません。

 また、東京大学の研究者らは、神経細胞の突起の伸長を一定の長さで止める分子を発見しました。ショウジョウバエにおける発見ですが人間にも同様の物質があることがわかっていて、同じ役目を担っていると想像されます。神経細胞は独立した別々の細胞にもかかわらず、驚くほど長さが正確に調整されていて、視神経など同じ機能を担う細胞群は厳密に長さがそろっています。

 胎児の脳が形成される過程でそのような調整が行われるのですが、そのメカニズムはわかっていませんでした。そこで、RNA干渉と呼ぶ実験手法で、可能性のあるタンパク質を1個ずつブロックして、ブロックした結果ショウジョウバエの神経系にどのような変化が起きるのかを観察する実験を行いました。

 その結果、「Ryk」、「Wnt5」と名付けたタンパク質をそれぞれ作らせないようにしたショウジョウバエでは神経細胞の突起の伸長が適切な位置で止まらなくなり、長さがバラバラの神経細胞群ができてしまいました。つまり、これらのタンパク質が神経細胞の長さをそろえる役目を担っているタンパク質であるということができます。
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2015-09-22 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :
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