一分子観察・操作法による神経細胞間の接着とシナプス形成の機構の研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11480238
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 楠見 明弘 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50169992)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 八木 健 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助教授 (10241241)
• Keywords: 一分子 / カドヘリン / 光ピンセット / 一粒子追跡法 / シナプス形成 / 細胞間接着 / 細胞骨格

Research Abstract

本研究の目的は、(A)神経細胞同士が衝突したあと、相互に認識して接着するが、その時のカドヘリンの関与、(B)N,E及びシナプス型カドヘリンの細胞間接着部位への集合機構、(C)神経伝達物質受容体の細胞間接着部位への集合(シナプス形成の第一段階)の機構、を明らかにすることである。このためにN、T、E、シナプス型カドヘリン、及びAMPA型、NMDA型グルタミン酸受容体をとりあげ、それらの細胞間接着部位への集合機構を一分子観察・操作法を用いて明らかにすることとした。特にT型カドヘリンは、最初の認識のあと二つの神経細胞の接着を阻害する信号を出すので、他のカドヘリンとの比較を徹底して行うこととした。
本年度は、まず、E型とT型のカドヘリンの運動の制御機構を調べた。生細胞の細胞膜上で、これらの膜タンパク質の運動を一分子レベルで追跡し、さらに光ピンセットでこれらの膜タンパク質を細胞膜上で牽引することに成功した。すなわち、このようにして、これらのカドヘリンの運動を一分子のレベルで観察し、さらにその分子を光ピンセットで捕捉して膜中で引っ張り、細胞骨格などが応答する力を調べるということが可能であることがわかった。現在、細胞骨格がどのようにしてカドヘリンを特定の部位に集合させるかを検討中である。すなわち、これらのカドヘリンを細胞骨格の網目で囲い込んだり、細胞骨格に結合させて骨格上を特定の部位へ輸送したりする可能性を探求している。また、T型カドヘリンはGPIアンカー型であるにもかかわらず細胞骨格と相互作用しているような挙動を示すので、それが、ラフトや別の膜貫通型タンパク質と相互作用している可能性を調べている。

Research Products

• [Publications] M.Pasenkiewicz-Gierula: "Charge-pairing of headgroups in phosphatidylcholine membranes. A molecular dynamics simulation study."Biophys. J.. 76. 1228-1240 (1999)
• [Publications] M. Tomishige: "Compartmentalization of the erythrocyte membane by the membane skeleton: intercompartmental hop diffusion of band3."Mol. Biol. Cell. 10. 2475-2479 (1999)
• [Publications] A.Kusumi: "Mobility and cytoskeletal interactions of cell adhesion molecules."Curr. Opinion Cell Biol.. 11. 582-590 (1999)
• [Publications] A.Kusumi: "Foreword for "New Approaches to Membrane Organization. The Proceedings of the Third International Membrane Research Forum"."Biophys. Chem.. 82. 81-82 (1999)
• [Publications] M.Pasenkiewicz-Gierula: "Cholesterol effects on the phosphatidylcholine bilayer polar region: a molecular simulation study."Biophys. J.. 78(in press). (2000)
• [Publications] I.Dan: "Molecular cloning of MINK, a novel member of mammalian GCK family kinases, which is upregulated during postnatal mouse cebral development."FEBS Lett.. (in press). (2000)
• [Publications] T.Yagi: "Molecular mechanisms of Fyn-tyrosine kinase for regulating mammalian behaviors and ethanol sensitivity."Biochem. Pharmacology. 57. 845-850 (1999)
• [Publications] K.Senzaki: "Protein of the CNR family are multiple receptors for Reelin,"Cell. 99. 635-647 (1999)