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神経:感覚ニューロンと運動ニューロン間の結合特異性はSema3e-Plxnd1認識で符号化されている

Nature 459, 7248 doi: 10.1038/nature08000

脊髄反射は、感覚求心神経と運動ニューロン間のシナプス結合を介している。この回路の構成には、複数のレベルで特異性がみられる。特定のクラスの固有感覚ニューロンのみが、運動ニューロンに直接の単シナプス性結合を作る。結合を作るニューロンは、同名筋を支配する運動ニューロンと強く結合するが、拮抗筋を支配するプールとは結合しないという、プール特異性の規則に縛られる。この結合パターンは最初から正確で、活動がなくても維持されており、結合特異性は、感覚ニューロンと運動ニューロンの表面にある認識分子の適合によっていると考えられる。しかし、ここでの精細なシナプス特異性決定因子は、中枢神経系のほかのほとんどの部位と同様、わかっていない。このような反射回路のシナプス特異性の原因を調べるために、感覚および運動ニューロンの一部の群に発現している認識タンパク質を、分子遺伝学的な方法を用いて操作した。その結果、クラス3セマフォリンであるSema3eの特定の運動ニューロンプールでの発現と、その高親和性受容体であるプレキシンD1(Plxd1)の固有感覚ニューロンでの発現を含む認識システムが、マウス反射回路のシナプス特異性の重要な決定因子であることが示された。感覚ニューロンまたは運動ニューロンで、Sema3e-Plxnd1シグナル伝達のプロファイルを変化させると、単シナプス結合は機能的および解剖学的に変更を受けたが、運動ニューロンプールの特異性に関しては変化しなかった。今回の知見は、この原型的な中枢神経系回路の単シナプス性結合のパターンが、忌避シグナル伝達に基礎をおく認識プログラムを介して構築されていることを示している。

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