| Project/Area Number |
22K06805
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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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 |
岩崎 広英 群馬大学, 大学院医学系研究科, 教授 (30342752)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | シナプス / 抑制性 / テニューリン２ |
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| Outline of Research at the Start |
脳には無数の神経細胞があり、それらが互いにネットワークを形成して神経回路をつくることで様々な脳機能を実現している。神経細胞どうしがネットワークをつくる際、シナプスと呼ばれる構造を介して情報をやり取りすることが知られているが、シナプスには大きく分けて興奮性と抑制性の2種類があり、それらがバランスよく形成されることが正常な脳機能に重要であり、そのバランスの崩れは発達障害や精神疾患を引き起こすと考えられている。本研究では特に抑制性シナプスに注目し、どのようなしくみで抑制性シナプスが作られるのかについて分子レベルで明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では抑制性シナプスの形成について、特にシナプス形成初期に関わる膜タンパク質テニューリン２に着目して解析を進めてきた。
その結果、テニューリン２の細胞内ドメインには微小管結合タンパク質であるEB1/3と結合できるモチーフがあることを見出した。このモチーフを遺伝子工学的に改変した分子を細胞に強制発現させると微小管との相互作用が阻害され、とくに神経細胞に過剰量発現させた場合は抑制性シナプスの形成が阻害されることを見出した。一連の解析を通じて、テニューリン２はEB1/3を介して微小管を形質膜近傍へと係留し、抑制性シナプス構成分子の膜近傍への集積を促すことで抑制性シナプスの形成に関わることを見出した。とくに抑制性シナプスにおける神経伝達物質であるGABAの受容体(GABAA受容体）の細胞表面への表出とテニューリン２の分子局在が良く対応することから、機能的な抑制性シナプス形成においてテニューリン２が重要な役割を担うことが明らかとなった。また、テニューリン２の抑制性シナプスにおける局在解析を通じて、抑制性シナプスは共局在する細胞骨格タンパク質によって分類可能であることを見出した。これらの研究成果を2023年度には論文として報告した。
テニューリン２の脳組織・個体レベルにおける機能についてさらに詳細に解明することを目的とし、テニューリン２の脳組織中での詳細な分子局在やテニューリン２と相互作用する分子の探索やテニューリン２の集積作用に関して分子レベルでの解明を目指す。またテニューリン2欠損マウスは既に作出済である。このマウスの行動について詳細に解析することで、テニューリン２の高次脳機能への役割について詳細に解析する。一連の解析を通じてテニューリン２を介した抑制性シナプス形成の分子メカニズムとその生理的意義について明らかにする。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2023年度は、これまでの成果を論文として報告した。本論文において、テニューリン２がEB1/3を介して微小管を形質膜近傍へと係留し、抑制性シナプス構成分子の集積を促すことで抑制性シナプスの形成に関わることを示した。さらにGABAA受容体の細胞表面への表出にテニューリン２が深くかかわることを示し、機能的な抑制性シナプス形成においてテニューリン２が重要な役割を担うことを示した。
これら一連の解析は、主として海馬分散培養系を用いたin vitroの解析が主体であった。そこで、組織・個体レベルでのテニューリン２の機能について詳細に解析することを目指し、そのための実験条件の確立を重点的に行った。
まず、テニューリン２の脳組織における分子局在については、他のシナプス構成分子と同様、従来の免疫組織化学法では抗体の浸透が不充分であり、染色像を得ることが困難であった。そこで最近開発されたglyoxalを用いた固定法の改良を試みた。その結果、脳におけるテニューリン２の詳細な分子局在について明らかにすることができた。今後は得られた結果を元に、テニューリン２発現細胞の詳細なプロファイリングを行い、テニューリン２の脳における生理機能の解明に役立てる。
テニューリン２の集積作用については生化学的なアッセイ法を確立し、現在、分子間相互作用について詳細な検討を行っている。
テニューリン2欠損マウスについては既に作出済であったことから、行動解析に充分な個体数を確保するべく繁殖を重ねた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は本研究課題の最終年度となることから、これまでの成果を論文として報告することを目指す。
まず、現在解析を進めているテニューリン２の脳における分子局在については、特に海馬に焦点を当てて、テニューリン２発現分子の詳細なプロファイリングを進める。得られた結果を元に、海馬神経回路におけるテニューリン２陽性細胞の機能的意義について、イメージングを主体とした手法により解析を進める。
また、テニューリン２の分子集積作用については、テニューリン２分子内でどの領域が重要であるかについて大まかに絞ることができており、今後は１アミノ酸レベルでの詳細な検討を行う。また分子間相互作用の経時変化について定量的な解析を目指す。一連の解析を通じて、テニューリン２の細胞内における挙動を詳細に解明し、その生物学的意義と対応づける。
最後にテニューリン２の個体レベルにおける生理機能について明らかにするため、テニューリン２欠損マウスの行動解析を行う。既に充分な個体数が得られていることから、まずは行動バッテリー試験を実施し、情動・記憶・認知機能などにおけるテニューリン２欠損マウスの表現型について解析する。野生型と比較してとくに顕著に有意差が認められた項目については、さらに詳細な解析を実施する。
一連の実験を通じて、テニューリン２を介した抑制性シナプス形成の神経細胞内における挙動について分子レベルで解明すると同時に、脳における生理的意義について個体レベルで明らかにすることを目指す。
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