2019 Fiscal Year Research-status Report
Thyroid hormone-mediated actin dynamics regulate the reopening of the sensitive period of filial imprinting in chicks
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18K06667
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| Research Institution | Teikyo University |
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Principal Investigator |
山口 真二 帝京大学, 薬学部, 教授 (60398740)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 刷り込み / 甲状腺ホルモン / アクチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、刷り込み学習の臨界期を開く甲状腺ホルモン(T3)に注目して、学習臨界期の分子基盤を解明することである。鳥類ヒナに見られる刷り込み学習は、生後の限られた時期にしか習得できないことから、臨界期を伴った学習の典型例と言える。これまでに、ヒナが刷り込み学習を行うと、T3が脳内に急速流入し臨界期が開始されること、臨界期終了後でもT3を一過的に投与すると閉じた臨界期が再び開き、刷り込みが可能となることを明らかにした。本研究では、T3 がどのようなメカニズムで学習臨界期を開くのか、という問題を解明する。代表者は、T3の作用により進むアクチン脱重合が、トレーニングにより進むアクチン重合を拮抗的に阻害することで、シナプス上でNMDA受容体やAMPA受容体の局在が変化し、神経伝達効率が変化するのではないかと考えた。そこで、NMDA受容体やAMPA受容体がシナプス上に集積するかどうか、シナプス接続部を含んだSynaptoneurosomal （SNS）画分を生化学的に分画し、これら受容体の集積を検討した。その結果、AMPA受容体は、トレーニングのみでは、SNS画分へと移行しないが、T3存在下のトレーニングによりSNS画分へと移行することが分かった。一方、NMDA受容体はT3存在下のトレーニングによりSNS画分へ移行しないことが分かった。また、大脳切片を作成し、免疫染色により、T3存在下のトレーニングにより、シナプスのマーカータンパク質（PSD-93）とAMPA受容体の局在が一致するようになることが分かった。アクチン骨格が変化すると、シナプス上でAMPA受容体の局在も変化し、神経伝達効率が変化すると考えられた。
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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
これまでに、代表者はRhoGTPaseファミリー蛋白質の一つであるRhoキナーゼの活性阻害剤が、T3と同様に臨界期を再び開く活性を有することを見出している。本年度は、T3 がどのようなメカニズムで学習臨界期を開くのか、という問題に対して、生化学的解析を中心に行った。T3の作用により進むアクチン脱重合が、トレーニングにより進むアクチン重合を拮抗的に阻害することで、AMPA受容体のシナプスへの移行を可能にしているのではないかということが示唆された。おおむね順調に進んでいる。来年度以降、in vivo イメージングによりアクチン脱重合と刷り込みの記憶獲得の関係を解析することを進めていく。
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| Strategy for Future Research Activity |
Rhoファミリー情報伝達経路に関わる様々な阻害剤を臨界期が閉じたヒナ大脳に注入して臨界期を開く活性を持つかどうか検討し、情報伝達経路を明らかにす る。 また、Rhoキナーゼの活性阻害剤が臨界期を開く活性を持つことから、この過程では、神経微細構造が変化しているものと考えられる。代表者らは、これまでに 遺伝子導入によりGFP（Green Fluorescent Protein）を神経細胞に発現させ、２光子励起レーザ走査型顕微鏡を用い、個体（ヒナ）を生かしたまま大脳の神経微 細構造を可視化することに成功した。このin vivo イメージングを用いて、T3やRhoキナーゼ阻害剤の一過的な脳内投与により、刷り込み学習トレーニングと連 動して、神経微細構造の量的変動と形態変化がどの程度おこるかを統計的に解析する。さらに、代表者らは、神経細胞棘突起でのアクチン重合を可視化するた め、重合アクチンと結合するLifeAct（１７アミノ酸のペプチド）とGFP（Green Fluorescent Protein）のfusionタンパク（LifeAct-GFP）を、神経細胞棘突起に 発現させ、T3投与、刷り込み学習トレーニングに伴う、アクチン細胞骨格のダイナミクスの変化をin vivo イメージングにて解析する。
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| Causes of Carryover |
本年度作成予定であった、リン酸化コフィリンを認識するペプチド抗体の作成を来年度に回したことにより当該助成金が生じた。来年度には、ペプチド抗体を作成する予定で、生じた当該助成金は使用予定である。
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Research Products
(6 results)
