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<font size="+1">[http://researchmap.jp/hiroyukiokuno 奥野 浩行]</font><br> | |||
''東京大学''<br> | |||
DOI：<selfdoi /> 原稿受付日：2012年12月25日 原稿完成日：2013年1月30日<br> | |||
担当編集委員：[http://researchmap.jp/haruokasai 河西 春郎]（東京大学 大学院医学系研究科）<br> | |||
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英語名：local protein synthesis | 英語名：local protein synthesis | ||
別名：局所翻訳（local translation） | 別名：局所翻訳（local translation） | ||
{{box|text= 神経細胞においてmRNAからのタンパク質への[[wj:翻訳|翻訳]]は[[細胞体]]のみならず[[樹状突起]]や[[軸索]]でも行われる。このような細胞体から離れた場所でのタンパク質合成のことを特に局所タンパク質合成と呼ぶ。局所タンパク質合成に使われるmRNAは[[RNA顆粒]]とよばれるmRNA-タンパク質複合体として翻訳されることなく細胞体から樹状突起や軸策に輸送される。細胞外からの刺激などによって翻訳抑制が解除されるとRNA顆粒からのタンパク質の合成が開始される。このような刺激依存的な局所タンパク質合成はタンパク質の局在を巧妙に制御するための機構の一つだと考えられている。局所タンパク質合成の破たんは[[精神発達障害]]の原因となりうることが示唆されている。 | |||
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== 局所タンパク質合成とは | == 局所タンパク質合成とは== | ||
神経細胞は軸索・細胞体・樹状突起等のいくつかの細胞区分・部位に分かれている。細胞核は細胞体に存在し、[[ | 神経細胞は軸索・細胞体・樹状突起等のいくつかの細胞区分・部位に分かれている。細胞核は細胞体に存在し、[[wj:ゲノム|ゲノム]]からの[[転写]]により[[メッセンジャーRNA]]([[mRNA]])を産生する。核内から細胞体へ輸送されたmRNAは多くの場合細胞体に限局し、細胞体の細胞質に数多く存在するタンパク質合成の場である[[wj:リボソーム|リボソーム]]に取り込まれて翻訳される。しかしながら、一部の遺伝子のmRNAは、細胞体から輸送され樹状突起や軸索に運ばれる。この細胞体から離れた部位においてタンパク質合成が行われることを神経細胞における”局所タンパク質合成”と呼ぶ。[[wj:哺乳類|哺乳類]]の神経細胞では樹状突起におけるタンパク質合成を指すことが多い<ref name="ref1"><pubmed>11283313</pubmed></ref>。実際、[[海馬]][[錐体細胞]]等の中枢神経細胞ではリボソームが樹状突起に存在することが[[wj:電子顕微鏡|電子顕微鏡]]を用いた研究により明らかになっている<ref name="ref2"><pubmed>7062109</pubmed></ref>。さらに、膜タンパク質の合成や様々な翻訳後修飾の場である[[粗面小胞体]](rER)および[[ゴルジ装置]]も細胞体から離れた樹状突起に存在する<ref name="ref3"><pubmed>16337914</pubmed></ref>。樹状突起に輸送されるmRNAの代表的なものとして[[細胞骨格]]タンパク質をコードする[[Β-actin|β-アクチン]]や[[Map2]]、[[タンパク質リン酸化酵素]]をコードする[[CaMKIIα]]、[[シナプス可塑性]]タンパク質をコードする[[Arc]]などが挙げられる。 | ||
== mRNAの輸送の制御 == | == mRNAの輸送の制御 == | ||
神経細胞で産生されるmRNAの内、特定の種類のmRNAのみが樹状突起に輸送されるため、拡散等の受動的な輸送ではなく、選択的な[[ | 神経細胞で産生されるmRNAの内、特定の種類のmRNAのみが樹状突起に輸送されるため、拡散等の受動的な輸送ではなく、選択的な[[wj:能動的輸送|能動的輸送]]であると考えられている。β-actin mRNAの3'非翻訳領域には[[Zip-binding protein]] ([[ZBP]])と呼ばれるRNA結合タンパク質が結合し、選択的樹状突起輸送に関わることが示されている<ref name="ref4"><pubmed>11416185</pubmed></ref>。 | ||
また、その他の樹状突起mRNAも配列特異的なRNA結合タンパク質や[[cytoplasmic polyadenylation element binding protein]] ([[CPEB]])や[[fragile X mental retardation protein]] ([[FMRP]]、[[脆弱X症候群]]の原因遺伝子の[[Fmr1]]の遺伝子産物）)等の[[翻訳制御RNA結合タンパク質]]を含む様々なタンパク質と複合体（[[Messenger ribonucleoprotein complex]], [[MRNP]]）を形成して顆粒状に存在する。このRNA顆粒は[[キネシン]]分子等のモータータンパク質により樹状突起を遠位方向に能動的に運ばれている<ref name="ref5"><pubmed>15312650</pubmed></ref>。RNA顆粒の樹状突起内輸送および輸送終了(荷降ろし、unloading)は神経活動やシナプス活動によって制御されていると考えられるが、その制御様式についての詳細は現在のところ不明である。 | また、その他の樹状突起mRNAも配列特異的なRNA結合タンパク質や[[cytoplasmic polyadenylation element binding protein]] ([[CPEB]])や[[fragile X mental retardation protein]] ([[FMRP]]、[[脆弱X症候群]]の原因遺伝子の[[Fmr1]]の遺伝子産物）)等の[[翻訳制御RNA結合タンパク質]]を含む様々なタンパク質と複合体（[[Messenger ribonucleoprotein complex]], [[MRNP]]）を形成して顆粒状に存在する。このRNA顆粒は[[キネシン]]分子等のモータータンパク質により樹状突起を遠位方向に能動的に運ばれている<ref name="ref5"><pubmed>15312650</pubmed></ref>。RNA顆粒の樹状突起内輸送および輸送終了(荷降ろし、unloading)は神経活動やシナプス活動によって制御されていると考えられるが、その制御様式についての詳細は現在のところ不明である。 | ||
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== 軸索における機能 == | == 軸索における機能 == | ||
[[軸索]]では発達期の[[成長円錐]]で局所タンパク質合成が行われることが報告されており、軸索伸展やガイダンスへの関与が示唆されている<ref name="ref9"><pubmed>15194110</pubmed></ref>。発達期神経細胞の軸索において局所翻訳されるタンパク質として、[[RhoA]]等の[[細胞骨格]]制御因子のほか[[ | [[軸索]]では発達期の[[成長円錐]]で局所タンパク質合成が行われることが報告されており、軸索伸展やガイダンスへの関与が示唆されている<ref name="ref9"><pubmed>15194110</pubmed></ref>。発達期神経細胞の軸索において局所翻訳されるタンパク質として、[[RhoA]]等の[[細胞骨格]]制御因子のほか[[wj:ミトコンドリア|ミトコンドリア]]機能の調節因子等が報告されている。一方、成熟神経細胞の軸索においては平常時における局所タンパク質合成の役割は明らかではないが、例えば軸索損傷からの回復時期などの状況においては局所タンパク質合成が重要な役割を果たしている可能性がある。 | ||
==関連項目== | ==関連項目== | ||
*[[ | *[[RNA結合タンパク質]] | ||
*[[シナプス可塑性]] | *[[シナプス可塑性]] | ||
*[[樹状突起]] | *[[樹状突起]] | ||
*[[ | *[[軸索伸長]] | ||
*[[脆弱X症候群]] | *[[脆弱X症候群]] | ||
*[[入力特異性]] | *[[入力特異性]] | ||
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== 参考文献 == | == 参考文献 == | ||
<references /> | <references /> | ||