遺伝情報が特定のシナプスに選択的に機能発現する機構の解明

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12053262
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 井ノ口 馨 早稲田大学, 理工学総合研究センター, 助教授 (20318827)
• Keywords: シナプス可塑性 / 足場タンパク質 / 長期増強 / 海馬

Research Abstract

vesl-1S遺伝子は海馬の長期持続型LTP(L-LTP)に伴い発現が誘導される。遺伝子産物であるVesl-1Sタンパク質はmGluR1/5やIP3受容体と相互作用する足場タンパク質であり、これら受容体のシナプス部位での機能的な配置を調節していると考えられている。
まずVesl-1Sを特異的に認識する抗体を作成し、シナプス可塑性に伴うVesl-1Sタンパク質の細胞内局在を調べた。海馬歯状回の1つの顆粒細胞はentorhinal cortexからmedial-(MPP)とlateral-(LPP)perforant pathの2つの入力を受けている。顆粒細胞とMPPのシナプスは主にmiddle molecular layer(MML)に、顆粒細胞とLPPのシナプスは主にouter molecular layer(OML)に局在している。無麻酔自由行動下雄ラットの貫通線維にテタヌス刺激を与えLTPを誘導しVesl-1Sタンパク質の局在を観察した。L-LTPを誘導するテタヌス刺激をあたえるとvesl-1S mRNAの発現誘導は顆粒細胞体層で認められたが、シナプス層であるMML/OMLには認められなかった。これに対し、長期持続型テタヌスをMPPに与えた時にはMMLに、LPPに与えた時にはOMLにVesl-1Sタンパク質の選択的な局在が観察された。シナプス前である同側のECには顕著なvesl-1S mRNAの発現誘導やVesl-1Sタンパク質の局在変化は認められなかった。免疫電子顕微鏡法による解析の結果、Vesl-1Sタンパク質はシナプス後に存在していた。これらの事より神経細胞の可塑的変化に伴い細胞体で合成されたVesl-1Sタンパク質を、入力を受けたシナプス特異的に輸送する機構が存在することが明らかとなった。
現在、より詳細な解析が可能なin vitro系、すなわち海馬初代培養ニューロンでVesl-1Sタンパク質の細胞内挙動をリアルタイムで解析できる系を開発中である。

Research Products

• [Publications] Matsuo,R.: "Identification and cataloging of genes induced by long-lasting long-term potentiation in awake rats"Journal of Neurochemmustry. 74. 2239-2249 (2000)
• [Publications] Ikegami,S.: "Antisense DNA against calcineurin facilitates memory in contextual fear conditioning by lowering the threshol"Neuroscience. 98. 637-646 (2000)
• [Publications] Saitoh,Y.: "A triphasic curve characterizes the retention of lever-pressing behavior rewarded by lateral hypothalamic"Neuroscience Research. 37. 211-219 (2000)
• [Publications] Tanaka,T.: "Assignments of the ^1H,^<13>C, and ^<15>N resonances of the 21kDa Vesl/Homer family protein, Vesl-1S"Journal of Biomolecular NMR. 18. 181-182 (2000)
• [Publications] 井ノ口馨: "可塑性関連遺伝子とシナプスtagging"BRAIN MEDICAL. 12. 262-268 (2000)
• [Publications] 深澤有吾: "選択的シナプス改変機構:シナプティックタギングと局所蛋白質合"脳21. 3. 438-445 (2000)