脳梁膨大後皮質におけるグルタミン酸受容体GluD2の局在および機能解析

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K06813
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 今野 幸太郎 北海道大学, 医学研究院, 助教 (20599641)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: グルタミン酸受容体

Outline of Annual Research Achievements

脳梁膨大後皮質は視床前核や海馬と密に連絡しており、齧歯類やヒトの研究から脳梁膨大後皮質を含む神経回路は空間記憶学習に深く関わることが報告されている。デルタ型グルタミン酸受容体GluD2はこれまでの小脳の解析から神経回路基盤構築に重要な役割を担っていることが報告されているが、脳梁膨大後皮質における詳細な局在やその機能は不明である。
研究実施計画に沿って、今年度は脳梁膨大後皮質におけるGluD2 mRNAの発現細胞の同定、タンパク局在、およびリガンドであるCbln1との関連性を検討した。蛍光in situ hybridization法を用いて脳梁膨大後皮質におけるGluD2発現細胞の神経化学的特性を検討した結果、GluD2はグルタミン酸作動性神経に発現が強くGABA作動性介在細胞には弱いといった発現特性が認められた。続いてGluD2タンパクの局在を光顕および電顕レベルで確認したところ、GluD2はグルタミン酸作動性神経終末と脳梁膨大後皮質神経細胞間の興奮性シナプス後部に選択的に局在することを明らかにした。GluD2に入力する神経終末を神経トレーサー法を用いて検討した結果、視床前腹側核由来であった。さらに、脳梁膨大後皮質において、GluD2はリガンドであるCbln1と近接した局在が認められ、脳梁膨大後皮質に投射する視床前腹側核にCbln1 mRNAの発現が認められた。以上の結果から、脳梁膨大後皮質におけるGluD2は細胞種選択的に発現し、入力選択的に局在することが明らかとなり、Cbln1を介して神経回路基盤構築に関与していることが示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

交付申請書に記載した、研究計画項目「①脳梁膨大後皮質におけるGluD2/Cbln1のシナプス局在および関与する神経回路を明らかにする」は全て順調に遂行できた。

Strategy for Future Research Activity

シナプス形成機構に対するGluD2/Cbln1の関与を明らかにするためにGluD2遺伝子欠損マウスおよびCbln1遺伝子欠損マウスを用いて、視床前腹側核由来グルタミン酸作動性神経終末の減少が認められるかどうかを光顕レベルで定量解析する。さらにgolgi-cox染色法を用いて遺伝子欠損マウスにおける脳梁膨大後皮質錐体細胞のスパイン密度解析と通常電顕法を用いたシナプスの形態解析を行う。

Research Products

• [Journal Article] Heterogeneous localization of muscarinic cholinoceptor M1 in the salivary ducts of adult mice. (2019)
  • Author(s): Rawangwong A, Khrongyut S, Chomphoo S, Konno K, Yamasaki M, Watanabe M, Kondo H, Hipkaeo W.
  • Journal Title: Arch Oral Biol. Volume: 100 Pages: 14-22
  • DOI: 10.1016/j.archoralbio.2019.02.001.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Deletion of exons encoding carboxypeptidase domain of Nna1 results in Purkinje cell degeneration (pcd) phenotype. (2018)
  • Author(s): Zhou L, Hossain MI, Yamazaki M, Abe M, Natsume R, Konno K, Kageyama S, Komatsu M, Watanabe M, Sakimura K, Takebayashi H.
  • Journal Title: J Neurochem. Volume: 147 Pages: 557-572
  • DOI: 10.1111/jnc.14591.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ASCT1 (Slc1a4) transporter is a physiologic regulator of brain d-serine and neurodevelopment. (2018)
  • Author(s): Kaplan E, Zubedat S, Radzishevsky I, Valenta AC, Rechnitz O, Sason H, Sajrawi C, Bodner O, Konno K, Esaki K, Derdikman D, Yoshikawa T, Watanabe M, Kennedy RT, Billard JM, Avital A, Wolosker H.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A. Volume: 115 Pages: 9628-9633
  • DOI: 10.1073/pnas.1722677115.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] CDC42EP4, a perisynaptic scaffold protein in Bergmann glia, is required for glutamatergic tripartite synapse configuration. (2018)
  • Author(s): Ageta-Ishihara N, Konno K, Yamazaki M, Abe M, Sakimura K, Watanabe M, Kinoshita M.
  • Journal Title: Neurochem Int. Volume: 119 Pages: 190-198
  • DOI: 10.1016/j.neuint.2018.01.003.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Extracerebellar localization of glutamate receptor GluD2 (2018)
  • Author(s): Kohtarou Konno, Kenji Sakimura, Miwako Yamasaki, Masahiko Watanabe
  • Organizer: 神経化学学会