2018 Fiscal Year Research-status Report
Regulation of synapse plasticity by stimulation-dependent dephosphorylation and translocation of PSD-Zip70
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18K06466
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| Research Institution | Iwate Medical University |
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Principal Investigator |
真柳 平 岩手医科大学, 医歯薬総合研究所, 講師 (20432544)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
祖父江 憲治 岩手医科大学, その他, 学長 (20112047)
木村 眞吾 岩手医科大学, 医学部, 准教授 (30214878)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | シナプス / グルタミン酸 / 局在変化 / 脱リン酸化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シナプス後部に存在するPSD-Zip70タンパク質がグルタミン酸刺激依存的に局在を変化させることを見出し、その仕組みと意義について解析を進めた。PSD-Zip70はN末端にミリスチン酸による脂質修飾、C末側にコイルドコイルドメインおよびロイシンジッパードメインを持つため、それらの機能領域ごとに欠失させた一連の部分欠失断片を用いて刺激依存的な局在変化に必要な領域の特定を試みた。その結果、シナプス後部への集積に必要な領域、そしてそれとは異なる部位に刺激依存的な局在変化に必要な領域の存在を特定した。特定した領域に注目して相互作用タンパク質およびリン酸化を始めとする翻訳後修飾に注目した解析を進めた。
特定した領域に存在する翻訳後修飾部位に対する様々な点変異体を作成し、PSD-Zip70の刺激依存的な挙動の変化に重要な部位をさらに絞り込んだ。さらにPSD-Zip70の刺激依存的局在制御領域に結合する新規の相互作用タンパク質を同定し、PSD-Zip70のリン酸化状態によって結合性が変化することも突き止めた。
また、PSD-Zip70KOマウスの海馬スライスを用いた電気生理学実験によりLTP, LTDを始めとしたシナプス可塑性への影響を解析し、刺激に対する応答性に異常が生じていることが明らかとなった。シナプス後部における刺激依存的なPSD-Zip70の挙動の変化がシナプス伝達効率の制御にどのような機序で関与しているのか詳細に解析を進めている。
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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
これまでの研究を基盤にした初代培養神経細胞実験系や一連の発現ベクターなどを活用してPSD-Zip70の局在制御に関わる領域の特定に成功した。さらにデータベース検索を利用して局在変化に関わるリン酸化部位の特定および新規の結合タンパク質を同定した。刺激によるリン酸化状態および結合タンパク質との相互作用の変化についての解析が進んだ。さらに、PSD-Zip70KOマウス脳スライスを用いた電気生理学的な解析により刺激依存的なシナプス応答性の可塑的変化におけるPSD-Zip70の役割について解明が進んでおり、概ね計画通り順調に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの解析結果に基づき、PSD-Zip70の部分欠失およびリン酸化部位点変異体を活用し、遺伝子導入した神経細胞を用いた電気生理学的変化の検証を進める。並行して表出グルタミン酸受容体の変化、シナプス応答性に関わる低分子Gタンパク質の活性変化など分子生物学的・生化学的な手法を用いてPSD-Zip70が介在するシナプス後部で生じる応答性変化の分子メカニズムについて解明を進める。
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[Journal Article] Kensuke Asakura, Taira Mayanagi, Shingo Kimura, Tamotsu Sugai, Takayuki Matsumoto, Kenji Sobue.2019
Author(s)
Kensuke Asakura, Taira Mayanagi, Shingo Kimura, Tamotsu Sugai, Takayuki Matsumoto, Kenji Sobue.
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Journal Title
岩手医学雑誌
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
Peer Reviewed / Open Access
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