2018 Fiscal Year Annual Research Report
Regulation of channel activity of AMPA receptors by membrane microdomains as revealed by high-resolution single-molecule imaging
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17K19521
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
鈴木 健一 岐阜大学, 研究推進・社会連携機構, 教授 (50423059)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| Keywords | AMPA受容体 / 1分子蛍光観察 / 超解像蛍光観察 / チャネル活性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、1分子蛍光観察と超解像蛍光観察を組み合わせた超高精度イメージング法により、神経細胞上でのAMPA受容体(AMPAR)のイオンチャネル活性の膜 微小領域内外での分布を明らかにし、シナプス可塑性を生み出す機構を解明することである。これによりAMPARがどのような膜環境下にあるときに、活性を発揮するのかを明らかにする。
我々は、HEK293細胞に発現させたAMPARの輝点同士が共局在する様子を高精度1分子観察することによって、AMPARの4量体は 安定ではなく単量体も存在することを明らかにした。さらに、マウス神経細胞にHalo7-AMPARのcDNAを導入し、2，3週間培養した後に、1分子観察したところ、Halo7-AMPA受容体は約100ミリ秒という短寿命の（みかけの）ホモダイマーを形成することを見出した。また、ポストシナプス上のHomer-1bドメイン以外の領域でもHalo7-AMPARの単量体と短寿命のダイマーが検出された。また、Homer-1bドメイン上のシナプス領域中ではHalo7-AMPARの運動は非常に遅いが、シナプス領域外では速い成分も存在していることを見出した。これらのデータに基づき、刺激に応じて神経細胞が、シナプス領域内外のAMPAR密度を迅速に調整しシナプス伝達効率を変更できるのは、AMPAR単量体の速い動きが原因であるというモデルを提案した。
このモデルをさらに検証するためには、Homer1bの超解像観察とAMPARの1分子観察を同時行う必要がある。そこでまず、培養細胞で膜構造の高速超解像観察と膜貫通型タンパク質の1分子観察を同時に行い、実験系を確立することに成功した。現在、Homer1bの超解像観察とAMPARの1分子観察の同時観察を行っている。これにより、シナプス内外でのAMPARの会合状態を明らかにすることが期待できる。
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