ショウジョウバエα７様アセチルコリン受容体の集積機構

• Project/Area Number: 17K18147
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Neurophysiology / General neuroscience; Neurochemistry/Neuropharmacology
• Research Institution: Toho University
• Principal Investigator: 中山 実 東邦大学, 理学部, 博士研究員 (40449236)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: ショウジョウバエ / アセリルコリン受容体 / シナプス間隙 / エンドサイトーシス / アセチルコリン受容体 / α７ / シナプス / 分泌性タンパク質

Outline of Annual Research Achievements

神経伝達物質受容体のシナプスへの集積は、正常なシナプス機能の発現に重要な役割を果たす。シナプスにおける細胞内足場タンパク質のみならず、シナプス間隙に局在する細胞外タンパク質によっても、受容体のシナプス局在が制御を受けていることがわかっている。研究代表者らは、ショウジョウバエにおけるシナプス間隙タンパク質Hikaru genki (Hig)が中枢アセチルコリン受容体（AchR）の局在制御を行っていることを示してきた。しかしながら、具体的にどのようにHigがAchRの局在を制御しているかは不明であった。
これまでの研究において、以下の点が明らかにされていた。hig機能喪失型突然変異体ではDα6とDα7 AchRサブユニットのシナプス局在レベルの低下が見られる。興味深いことに、hig変異体におけるDα6局在レベルの低下は、Dα5 AchRサブユニットの機能喪失型変異体によって回復する。また、Dα5 単独変異体においても、Dα6およびDα7のシナプス局在レベルが野生型と比較して上昇する。このことから、 Dα5は他の受容体サブユニットの局在レベルを調節する因子であると考えられ、H29年度に見出したHigによるDα5のエンドサイトーシス制御がこれに関与すると考えられる。 hig変異体におけるDα5変異は、Dα6サブユニットのシナプス局在レベルの上昇のみならず、hig変異体が示す表現型である活動性の低下や寿命の短縮も救済する。これらのことから、アセチルコリン受容体のシナプス局在レベルの低下が、hig変異体が示す活動性の低下と寿命短縮の原因であると考えられた。本年度の研究において、hig変異体においてDα6またはDα7を過剰発現させることで、hig変異体の寿命短縮を一部救済することを見出し、上記の考察を裏付ける結果を得た。以上により、AchR局在制御におけるHigの役割の一端を明らかにした。

Research Products

• [Presentation] Synaptic cleft protein Hig inhibits endocytosis of an AchR subunit Dα5 to regulate AchR clustering (2018)
  • Author(s): Minoru Nakayama, Osamu Nishimura, Shigehiro Kuraku, Masaki Sone, Chihiro Hama
  • Organizer: 第41回日本神経科学大会
• [Presentation] Clustering of acetylcholine receptors is mediated by the interaction of synaptic cleft protein Hig with the specific receptor subunits (2017)
  • Author(s): Minoru Nakayama, Osamu Nishimura, Shigehiro Kuraku, Masaki Sone, Chihiro Hama
  • Organizer: 4th Asia-Pacific Drosophila Research Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Clustering of acetylcholine receptors is mediated by the interaction of synaptic cleft protein Hig with the specific receptor subunits (2017)
  • Author(s): Minoru Nakayama, Osamu Nishimura, Shigehiro Kuraku, Masaki Sone, Chihiro Hama
  • Organizer: 第40回日本神経科学大会
• [Presentation] Synaptic cleft protein Hig regulates clustering of acetylcholine receptors via Dα5 subunit (2017)
  • Author(s): Minoru Nakayama, Osamu Nishimura, Shigehiro Kuraku, Masaki Sone, Chihiro Hama
  • Organizer: 第40回日本分子生物学会年会