興奮性および抑制性シナプスにおける細胞骨格アセンブリの差異の機構の解明
| Project/Area Number |
20K16104
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 48010:Anatomy-related
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
一ノ瀬 聡太郎 群馬大学, 大学院医学系研究科, 助教 (80775768)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 抑制性シナプス / 接着因子 / 微小管 / 細胞内輸送 / 液－液相分離 / シナプス形成 / シナプスオーガナイザー / タンパク質結合 / 細胞骨格 / 細胞接着分子 |
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| Outline of Research at the Start |
哺乳類の中枢神経系のシナプスは興奮性シナプスと抑制性シナプスに大別される。興奮性シナプスのシナプス後膜には様々なタンパク質が密集し、いわゆるシナプス後肥厚部が観察されるのに対し、抑制性シナプスのシナプス後膜におけるタンパク質の集積は顕著でない。さらに興奮性シナプスの大部分は樹状突起から突き出た区画であるスパイン上に形成されるのに対し、抑制性シナプスの大半は樹状突起のシャフトに形成される。本研究では興奮性および抑制性シナプス形成をそれぞれ誘導する細胞接着分子がどのようにしてこの細胞骨格の差異を生み出しているかを対比的に追究する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
シナプスは大きく分けて、興奮性と抑制性の2種類が存在する。2種類のシナプスのポストシナプス構造を比較すると、興奮性がスパインという特徴的な構造上に形成され、スパインに特徴的なシグナル伝達経路によってシナプス形成が支配されているのに対し、抑制性は樹状突起の上に直接形成されるため、非シナプス領域とのシグナル伝達経路の区別をどのように達成しているかが疑問であった。本研究では、接着分子で、シナプス形成を促進する働きをもつシナプスオーガナイザーの1つであるテニューリン２が、抑制性のポストシナプスにおいて、細胞外ドメインを用いて結合相手と結合すると、細胞内ドメインでは微小管と相互作用することを通じて、微小管依存的な物質輸送をシナプス直下へ呼び込むことを発見した。このことが、シナプス構成分子の集積を促し、シナプスオーガナイザーとしての役割を果てしていると考えられる。このような、汎用的な役割を果たしているにも関わらず、テニューリン２が存在する抑制性シナプスは20～30％程度に限定されることがわかった。このことは、同様の機能をもつ分子がほかにも存在していることを示唆しており、今後は、このような分子を同定しつつ、どのように分子の使い分けがなされているかを追及する予定である。
また、テニューリン２自身がどのようにしてシナプスに集積するかも、不明な点が多かった。そこで、最終年度はこのメカニズムを解明することを新たに目標に設定した。細胞内ライブイメージングと、生化学実験の結果、テニューリン２自身は液－液相分離と呼ばれる現象により、自己アッセンブリを引き起こしていることがわかった。また、これは細胞外ドメインによる相互作用があるときにより一層強まることが示唆された。今後は、自己アッセンブリ時に微小管との相互作用が変化するかどうかを追究していく予定である。
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Report
(4 results)
Research Products
(19 results)
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[Presentation] The two-step cargo recognition and binding mechanism of heterotrimeric kinesin2023
Author(s)
X. Jiang, T. Ogawa, K. Yonezawa, N. Shimizu, S. Ichinose, T. Uchihashi, W. Nagaike, T. Moriya, N. Adachi, M. Kawasaki, N. Dohmae, T. Senda, N. Hirokawa
Organizer
American Society for Cell Biology Annual Meeting
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Int'l Joint Research
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