2018 Fiscal Year Research-status Report
Regulation of AMPA receptor trafficking by the phosphorylation of TARP
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17K07048
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
松田 信爾 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (60321816)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | AMPA受容体 / TARP / 細胞内輸送 / リン酸化 / シナプス可塑性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請研究では、シナプス可塑性の分子実体であるAMPA受容体の細胞内輸送の制御機構を、AMPA受容体の副サブユニットであるTARP(Transmembrane AMPA receptor Regulatory Protein)と様々な輸送制御タンパク質群との間のリン酸化によって制御されるダイナミックな相互作用という視点から解明し、シナプス可塑性の全体像、並びに記憶・学習の分子メカニズムを明らかにしていくことを目的にしている。昨年度に9つのリン酸化部位を様々な組み合わせでアスパラギン酸、あるいはアラニンに置換した変異TARPをGST融合タンパク質として精製し、これがSNX17に結合するか否かを解析した。今年度は同様の方法を用いてTARPとAP-1そしてAP-2, AP-3との結合がリン酸化によってどのような影響を受けるかを解析した。その結果、AP-1とTARPの結合に必要なセリン残基の脱リン酸化のパターンはAP-2、AP-3とは異なることが明らかになった。また、光によってAMPA受容体の輸送を制御する新しい光制御ツールPhotonSABERを開発し、小脳プルキンエ細胞におけるAMPA受容体のエンドサイトーシスがと運動学習との関連性を直接的に解析した。PhotonSABERを小脳プルキンエ細胞に特異的に発現するノックインマウスを作製し、このマウスから小脳切片を作製した。光刺激を与えていない状態で特定の電気刺激をプルキンエ細胞に与えると正常に長期抑圧が誘導されたが、同様の刺激を光照射と共にあたえると長期抑圧は誘導されなかった。さらにこれらのマウスの運動学習も光照射によって阻害された。
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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
これまでの研究でTARPとSNX17、あるいはAP-1、AP-2,、AP-3との結合に必要な脱リン酸化セリン残基の位置が明らかになってきた。このことはTARPが脱リン酸化状態に応じて様々な輸送制御タンパク質と特異的に結合する可能性を示唆している。さらに個体レベルでの運動学習の形成にAMPA受容体の輸送がどのように関与しているかを光によって小脳プルキンエ細胞のAMPA受容体のエンドサイトーシスを制御する技術を開発して明らかにしつつある。これらのことから本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究によりAP-1、AP-2、AP-3、SNX17との結合に必要なTARPの脱リン酸化セリン残基が異なることが明らかになって来ている。そこでセリン残基に変異を導入することで特定の輸送制御タンパク質との結合だけ結合できない変異TARPを作製し、このTARPの過剰発現が神経細胞内でのAMPA受容体の輸送にどのような影響が見られるかをエンドソーム、ゴルジ体、リソソームなどの細胞内小器官のマーカータンパク質およびAMPA受容体を免疫組織化学的手法を用いて解析していく。また今年度開発した光によるAMPA受容体のエンドサイトーシス制御技術を用いて、様々な脳機能に対するAMPA受容体の輸送の役割も明らかにしていく。
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