2014 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Deciphering sugar chain-based signals regulating integrative neuronal functions |
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| Project/Area Number |
23110004
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
小松 由紀夫 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (90135343)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 糖鎖 / 神経科学 / 視覚野 / 可塑性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ケラタン硫酸（KS）はペリニューロナル・ネットを構成する分子の一つである。KS欠損マウスの視覚野では、感受性期における片眼遮蔽による遮蔽眼刺激に対する視覚応答の減弱は野生型マウスと同様に起きるが、非遮蔽眼刺激に対する視覚応答の増強は起こらないことが昨年度までの研究で分かった。さらに、T型Ca2+チャネル依存性長期増強（T-LTP）が起こらないことも分かった。本年度は、KS欠損マウスにおけるT-LTPの障害の機構を調べた。KS欠損によりシナプスの発達に異常が生じてT-LTPが起こらない可能性も考えられるので、野生型マウスから作製した視覚野スライス標本をケラタナーゼで処理したところ、T-LTP は起こらなくなった。従って、正常な視覚野においてT-LTP を引き起こすためにKS が必要と考えられる。TNFα欠損マウスでは非遮蔽眼刺激に対する視覚応答の増強が起こらないことが報告されていたので、そのマウスでT-LTP を調べたところ、予想通りT-LTPは起こらい結果が得られた。この所見を踏まえてKS欠損マウスにおいてTNFαが関わるシグナリングに異常がある可能性を調べた。KS欠損マウスから作製したスライスにおいても、TNFαを灌流液に加えるとT-LTP が起きることが判明した。また、野生型マウスの解析により、膜結合型TNFαを可溶性TNFαに変換する酵素TACEが２Hzの条件刺激により活性化されて細胞膜から可溶性TNFαが切り離されて細胞外に放出されることがT-LTPの誘発に必要であることが分かった。これらの結果から、KSはT-LTP の誘発に関わるTACEあるいはそれよりも上流のシグナリング分子の働きを制御する可能性が高いと考えられる。今後の研究によりKSが影響を及ぼす分子を特定することは、KSがT-LTPに対してどのような制御を行っているかを明らかにするために重要と思われる。
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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
コンドロイチン硫酸だけでなく、ケラタン硫酸も眼優位可塑性とT-LTPの制御に関与することが昨年度までの研究で分かった。本年度の研究により、ケラタン硫酸がTNFαシグナリングに関わるTACEかそれよりも上流の分子と相互作用することによりT-LTPを制御することを示す結果が得られた。コンドロイチン硫酸、ケラタン硫酸によるT-LTPと眼優位可塑性の制御には明らかな相違があり、これらの糖鎖による視覚野可塑性の制御機構をシナプス可塑性レベルから解析できることが明らかとなり、今後の解析が計画に近い形で進めることが出来ると思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究で、コンドロイチン硫酸だけでなくケラタン硫酸も感受性期のシナプス可塑性の制御に重要な役割を果たすことが分かった。さらに、ケラタン硫酸による長期増強の制御の分子機構の解析でも重要な進展がみられた。今後、コンドロイチン硫酸とケラタン硫酸の遺伝子改変動物を使う研究を続け、これらの分子によりT-LTPがどのように制御されているかを明らかにする。この解析により、糖鎖による視覚野可塑性の制御を、細胞・分子のレベルで解明することを目指す。
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