キネトコアは神経細胞の微小管ダイナミクスを抑制し、樹状突起の再生を促進する

Kinetochore proteins suppress neuronal microtubule dynamics and promote dendrite regeneration.

• James I Hertzler
• Samantha I Simonovitch
• Richard M Albertson
• Alexis T Weiner
• Derek M R Nye
• Melissa M Rolls

抄録

キネトコアは、有糸分裂の際に中心性クロマチンと紡錘体微小管を連結している。神経細胞は有糸分裂後の細胞であるため、樹状突起損傷後の神経細胞において、構造的キネトコア（KT）タンパク質と調節染色体乗員複合体（CPC）および紡錘体組立チェックポイント（SAC）タンパク質の転写産物が同定されたことは意外なことであった。これらのタンパク質が樹状突起再生時に機能するかどうかを調べるために、樹状突起損傷後のRNAiを行い、レーザーマイクロサージェリーを用いて樹状突起または軸索を除去した。その結果、KT, CPC, SACタンパク質を減少させると、軸索の再生には影響を与えずに樹状突起の再生が減少した。これらのタンパク質の神経機能が微小管に依存しているかどうかを理解するために、無傷の神経細胞における微小管の挙動を解析した。KT、CPC、SACタンパク質が減少した樹状突起では、プラス成長端の数が増加したが、マイナス成長端の数は増加しなかった。樹状突起微小管ダイナミクスの増加は、DLKが介在するストレスとは無関係であったが、コア微小管核形成タンパク質であるγTubulinの同時減少により改善された。また、キネトコアRNAiトランスジェニックを含むバックグラウンドでは、γTubulinの減少は樹状突起の再生を回復させた。このように、キネトコア蛋白質は、神経細胞においてポストミトティカルに機能し、核生成を阻害することで樹状突起微小管ダイナミクスを抑制していることが明らかになった。媒体：本文を参照] [媒体：本文を参照]。

Kinetochores connect centromeric chromatin to spindle microtubules during mitosis. Neurons are post-mitotic, so it was surprising to identify transcripts of structural kinetochore (KT) proteins and regulatory chromosome passenger complex (CPC) and spindle assembly checkpoint (SAC) proteins in neurons after dendrite injury. To test whether these proteins function during dendrite regeneration, post-mitotic RNAi was performed and dendrites or axons were removed using laser microsurgery. Reduction of KT, CPC and SAC proteins decreased dendrite regeneration without affecting axon regeneration. To understand whether neuronal functions of these proteins rely on microtubules, we analyzed microtubule behavior in uninjured neurons. The number of growing plus, but not minus, ends increased in dendrites with reduced KT, CPC and SAC proteins, while axonal microtubules were unaffected. Increased dendritic microtubule dynamics was independent of DLK-mediated stress, but was rescued by concurrent reduction of γTubulin, the core microtubule nucleation protein. Reduction of γTubulin also rescued dendrite regeneration in backgrounds containing kinetochore RNAi transgenes. We conclude that kinetochore proteins function post-mitotically in neurons to suppress dendritic microtubule dynamics by inhibiting nucleation. [Media: see text] [Media: see text].