微小管とモータータンパク質は、ゼブラフィッシュの神経細胞の移動をサポートしている

Microtubules and motor proteins support zebrafish neuronal migration by directing cargo.

• Ulrike Theisen
• Alexander U Ernst
• Ronja L S Heyne
• Tobias P Ring
• Oliver Thorn-Seshold
• Reinhard W Köster

抄録

発達期の神経細胞の移動は、秩序のある機能的な脳を形成するために必要である。しかし、これらの神経細胞がどのようにして移動に寄与しているのか、そのメカニズムは十分には解明されていません。本研究では、ゼブラフィッシュ胚の後脳分節核ニューロンを用いて、細胞内イメージング、光遺伝学、光薬理学を用いて、生体内では、核に対するセントロソームの位置が、この細胞型では最大の運動性とは関連していないことを明らかにした。それにもかかわらず、微小管、ダイニン、キネシン-1は移動に不可欠であり、エンドソーム形成やゴルジ装置への干渉は、微小管を破壊するのと同じ程度まで移動に障害を与えることを見いだした。さらに、モデルカーゴであるカドヘリン-2のトラフィックのバランスが崩れると、神経細胞の遊走が低下することもわかった。これらの結果から、微小管がカーゴキャリアとして機能し、時空間的なタンパク質分布を制御し、運動性を制御していることが示唆された。このことは、微小管が生体内での神経細胞の移動を成功させるための様々な方法についての重要な知見を与えるものである。

Neuronal migration during development is necessary to form an ordered and functional brain. Postmitotic neurons require microtubules and dynein to move, but the mechanisms by which they contribute to migration are not fully characterized. Using tegmental hindbrain nuclei neurons in zebrafish embryos together with subcellular imaging, optogenetics, and photopharmacology, we show that, in vivo, the centrosome's position relative to the nucleus is not linked to greatest motility in this cell type. Nevertheless, microtubules, dynein, and kinesin-1 are essential for migration, and we find that interference with endosome formation or the Golgi apparatus impairs migration to a similar extent as disrupting microtubules. In addition, an imbalance in the traffic of the model cargo Cadherin-2 also reduces neuronal migration. These results lead us to propose that microtubules act as cargo carriers to control spatiotemporal protein distribution, which in turn controls motility. This adds crucial insights into the variety of ways that microtubules can support successful neuronal migration in vivo.

© 2020 Theisen et al.