ショウジョウバエの感覚ニューロンにおける樹状突起の剪定にはIk2キナーゼによるRab11の活性化が必要であることを明らかにした

Rab11 activation by Ik2 kinase is required for dendrite pruning in Drosophila sensory neurons.

• Tzu Lin
• Hao-Hsiang Kao
• Che-Hsuan Chou
• Chih-Yu Chou
• Yu-Ching Liao
• Hsiu-Hsiang Lee

抄録

神経回路の正確な配線を確保するために、神経細胞の剪定は発生期の神経系ではよく見られる現象である。ショウジョウバエの感覚ニューロンの樹状突起の剪定には、Ik2キナーゼとその下流のメディエーターであるSpindle-F（Spn-F）の機能が不可欠である。しかし、Ik2/Spn-Fシグナルが神経細胞内でどのように伝達され、最終的に樹状突起の剪定につながるのかについては、ほとんど知られていませんでした。我々の遺伝子解析とレスキュー実験により、小GTPase Rab11、特に活性型GTP結合型が樹状突起の剪定に必要であることが明らかになった。また、Rab11がspn-Fやik2と遺伝的に相互作用し、樹状突起の剪定に関与していることを明らかにした。単一ニューロンのライブイメージングと抗体染色により、Rab11変異ニューロンでは正常なIk2キナーゼ活性化が見られ、Rab11はIk2キナーゼシグナル伝達の下流および/またはそれと並行して機能的な接続を有している可能性が示唆された。さらに、Ik2キナーゼ活性とIk2/Spn-F/Rab11複合体の形成が、細胞内でのRab11活性化を促進する中心的な役割を果たしていることを生化学的に証明しました。これらの研究により、Ik2/Spn-Fシグナルが神経細胞の剪定において重要な役割を果たしていることが明らかになりました。

Neuronal pruning is a commonly observed phenomenon for the developing nervous systems to ensure precise wiring of neural circuits. The function of Ik2 kinase and its downstream mediator, Spindle-F (Spn-F), are essential for dendrite pruning of Drosophila sensory neurons during development. However, little is known about how Ik2/Spn-F signaling is transduced in neurons and ultimately results in dendrite pruning. Our genetic analyses and rescue experiments demonstrated that the small GTPase Rab11, especially the active GTP-bound form, is required for dendrite pruning. We also found that Rab11 shows genetic interactions with spn-F and ik2 on pruning. Live imaging of single neurons and antibody staining reveal normal Ik2 kinase activation in Rab11 mutant neurons, suggesting that Rab11 could have a functional connection downstream of and/or parallel to the Ik2 kinase signaling. Moreover, we provide biochemical evidence that both the Ik2 kinase activity and the formation of Ik2/Spn-F/Rab11 complexes are central to promote Rab11 activation in cells. Together, our studies reveal that a critical role of Ik2/Spn-F signaling in neuronal pruning is to promote Rab11 activation, which is crucial for dendrite pruning in neurons.