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

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11480238
• 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 / 一分子追跡法 / シナプス形成 / 細胞間接着 / 細胞骨格

Research Abstract

本研究においては、(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を目的とする。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。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。
本年度は、カドヘリンの集合過程を追跡した。このため、上記の3種のカドヘリンと緑色蛍光タンパク質(GFP)の融合タンパク質を作製し、通常はカドヘリンを発現していないマウスL細胞に発現させた。対物型の全反射蛍光顕微鏡で観察し、試料と顕微鏡を工夫することによって、生細胞内で1分子のGFPタンパク質を観察することに成功した。GFPを使った観察法は、DNAレベルで他のタンパク質と結合させて細胞に強制発現させることが出来るため、生細胞内でのタンパク質の運動や局在を調べることにもっとも意義がある。しかし、今までは、技術的困難のため、生細胞における1分子観察は出来なかった。本研究において、これが世界に先駆けて実現された。この方法を用いて観察した結果、カドヘリンは接着領域に集合する前に既に会合体を形成していること、会合体の大きさは2-10merであることが示された。

Research Products

• [Publications] M.Pasenkiewicz-Gierula: "Cholesterol effects on the phosphatidylcholine bilayer polar region : a molecular simulation study."Biophys.J.. 78. 1376-1389 (2000)
• [Publications] I.Dan: "Molecular cloning of MINK, a novel member of mammalian GCK family kinases, which is upregulated during postnatal mouse cerebral development."FEBS Lett.. 469. 19-23 (2000)
• [Publications] Y.Takaoka: "Molecular dynamics generation of non-arbitrary membrane models reveals lipid orientational correlations."Biophys.J.. 79. 3118-3138 (2000)