2016 Fiscal Year Annual Research Report

シナプスの可塑的形態変化におけるＲｈｏＡ／Ｃｄｃ４２活性化の時空間制御機構

Research Project

Project/Area Number	15J08240
Research Institution	National Institute for Physiological Sciences
Principal Investigator	柴田明裕生理学研究所, 脳機能計測・支援センター, 特別研究員(PD)
Project Period (FY)	2015-04-24 – 2018-03-31
Keywords	ShadowG / Cdc42 / TCGAP
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、シナプス可塑性のメカニズムを後シナプス内のシグナル伝達の観点から明らかにする。このために、2光子蛍光寿命イメージング顕微鏡を用いてシグナル分子活性化FRETイメージングを行う。特に、シナプス内アクチン制御分子であるCdc42に着目し、これらの分子の活性化機構を明らかにする。具体的には、シナプス内でのCdc42の活性化とその活性化因子（GEF）または不活化因子（GAP）を2pFLIM-FRETで同時に観察（緑色波長域でCdc42の活性化、赤色波長域でGEFを観察）することを試みている。今年度は、スパインに局在する活性化制御因子の同定を行った。本研究で検証する仮説は長期増強誘起時にRhoA/Cdc42の不活性化分子がスパインから取り除かれるためにRhoA/Cdc42が活性化するというものである。これを検証するために、まず、スパインに局在しているGAP（不活化分子）の同定から行った。RhoAとCdc42に関係しているGAPは、50種類以上確認されている。そこで、脳組織に発現しているGAPに絞り込み、さらにRhoAとCdc42に関係するものに絞り込むと10個前後になった。次に、ラット海馬切片のCA1領域の神経細胞にGFPでタグ付けされた各種GAPを遺伝子導入し、二光子顕微鏡で観察した結果、Cdc42に特異的に結合するTCGAPがスパインに局在していることを確認した。これらの結果から、不活化因子であるTCGAPの動態とCdc42の活性化を同時に観察することが可能になった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 平成28度は、50種類以上存在する不活化因子の中から、シナプスに局在する不活化因子の同定を行い、TCGAPの同定に成功した。その結果、TCGAPの動態とCdc42の活性化を同時に観察することが可能になった。
Strategy for Future Research Activity	平成29年度は、ケージドグルタミン酸を用いてスパインに可塑的変化を惹起させ、その際のTCGAPの動態とCdc42活性との同時観察を行う予定である。これにより、スパイン内における不活化因子（GAP）の離散により、Cdc42が活性化するというCdc42の活性化モデル（作業仮説）を検証する。