神経活動依存的に変化するヘパラン硫酸プロテオグリカンの機能解析

• Project Area: Deciphering sugar chain-based signals regulating integrative neuronal functions
• Project/Area Number: 26110726
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
• Principal Investigator: 神村 圭亮 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳発達・神経再生研究分野, 主席研究員 (30529524)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2015: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2014: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: ヘパラン硫酸 / プロテオグリカン / シナプス可塑性 / ショウジョウバエ / 神経筋接合部

Outline of Annual Research Achievements

ヘパラン硫酸プロテオグリカン(HSPG)はヘパラン硫酸鎖を介して多様な分子と相互作用することで、様々な発生過程及び生理機能を調節する。しかしながら、シナプス可塑性におけるHSPGの機能については未だ不明な点が多い。そこで我々はグルタミン酸作動性シナプスのモデルであるショウジョウバエの神経筋接合部(NMJ)に注目し、シナプス可塑性におけるHSPGの役割を調べた。ショウジョウバエは飢餓状態に陥るとオクトパミンシグナルが増大し、その結果、NMJにおけるシナプス終末の数及び運動速度が増加することが知られている。これまでの我々の解析から、グリピカンDlpはオクトパミンシグナルによって発現レベルが変化することでシナプスの可塑的な形態変化及び運動能を調節すること、またこの際、HSの6-O硫酸基という特定の糖鎖修飾が重要な役割を果たすことが示唆された。さらにDlpの詳細な作用機構を調べるため、Dlpがグルタミン酸受容体の局在を調節する可能性について調べた。ショウジョウバエのグルタミン酸受容体は４つのサブユニットからなるが、その一つであるGluRIIAは神経活動依存的なシナプス形成において重要であることが知られている。解析の結果、野生型においては飢餓に伴いシナプス後部におけるGluRIIAのレベルが減少する一方、Dlpノックダウン個体では飢餓前においてGluRIIAのレベルは既に野生型より高く、また飢餓によりさらに増大することが判明した。この結果からDlpはシナプス後部においてGluRIIAの局在を抑制することによってシナプス可塑性を調節することが示唆された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Presentation] Drosophila glypican regulates octopamine-mediated synaptic plasticity. (2016)
  • Author(s): Keisuke Kamimura, Aiko Odajima, Nobuaki Maeda.
  • Organizer: The 3rd International Synposium on Glyco-Neuroscience
  • Place of Presentation: ウェスティンホテル淡路 (兵庫県淡路市)
  • Year and Date: 2016-01-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ショウジョウバエにおいてグリピカンはオクトパミンを介した神経筋シナプスの可塑的な形態変化を調節する (2015)
  • Author(s): 神村圭亮、小田嶋愛子、前田信明
  • Organizer: 第88回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド (兵庫県神戸市)
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] ショウジョウバエの神経筋接合部におけるヘパラン硫酸プロテオグリカンの役割 (2015)
  • Author(s): 神村圭亮、前田信明
  • Organizer: 第34回日本糖質学会
  • Place of Presentation: 東京大学 (東京都文京区)
  • Year and Date: 2015-07-31
  • Invited
• [Presentation] Heparan sulfate proteoglycans at the Drosophila neuromuscular junction. (2015)
  • Author(s): Keisuke Kamimura, Nobuaki Maeda
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター (兵庫県神戸市)
  • Year and Date: 2015-07-28
  • Invited
• [Presentation] Glypican and the heparan sulfate fine structure proteoglycans at the Drosophila neuromuscular junction (2014)
  • Author(s): Keisuke Kamimura, Rie Hamada, Nobuaki Maeda
  • Organizer: Joint Meeting of the Society for Glycobiology and the Japanese Society of Carbohydrate Research
  • Place of Presentation: Hilton Hawaiian Village, Honolulu, Hawaii, USA
  • Year and Date: 2014-11-16 – 2014-11-19
• [Presentation] ショウジョウバエの神経筋接合部におけるグリピカンとヘパラン硫酸微細構造の役割 (2014)
  • Author(s): 神村圭亮、濵田理絵、前田信明
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都府京都市国立京都国際会館
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Book] Glycoscience: Biology and Medicine (2015)
  • Author(s): Keisuke Kamimura and Nobuaki Maeda (Naoyuki Taniguchi et al (Eds.))
  • Total Pages: 1569
  • Publisher: Springer
• [Remarks] 神経回路形成プロジェクトホームページ
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/regeneration/